如何提高学生的物理力学解题能力

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  高中物理是高中基础学科之一.力学作为贯穿高中物理学习始终的知识点,对学生的物理解题能力提出了较为全面的要求.在高中物理力学解题中,审题、建模、分析受力、选择解决方法是解决力学问题的基本步骤.本文就如何提高学生的物理力学解题能力进行讨论.
  一、高中物理力学解题步骤
  1.仔细审题,建立模型
  解决物理力学问题,审题是前提,更是关键.如何找出题干、理清思路,是解决力学问题的首要任务.在力学审题的过程中,学生需要明确研究对象,围绕研究对象寻找解题思路.尤其是在解决一些叠加体和连接体的问题时,学生更要区分好研究对象,用好整体和部分的关系.在审清题干之后,运用抽象思维建立力学模型,达到简化解题的效果.如此一来,大段的文字叙述就可以转变成简单会意的示意图形和辅助说明.学生在趣味、形象的图形帮助下,结合有效的解题情境,必然可以事半功倍.
  2.明确考点,运用规律
  在传统的物理教学中,很多教师采用题海战术,通过不断的重复达到强化记忆的效果.“授之以鱼,不如授之以渔”.力学题库中有着做不完的习题,但是高中物理知识点却是有限的.对于某一类型的力学题目,教师需要教会学生进行归类,寻求解题套路.在高中阶段,牛顿三定律、万有引力定律、动量规律、机械能守恒定理等,对于这些题型的受力分析往往是相对固定的.牛一定律阐述了运动与受力的关系,牛二定律阐述了质量与加速度的关系,牛三定律阐述了运动物体之间的相互作用.于是,结合功能原理和机械能守恒,可以迅速判断出受力情况.
  3.原理判断,选择方法
  在审题和考点判断之后,学生需要选取合适的方法来解决力学问题.往往同一道力学问题,可以采用好几种解决方法.对于高中物理教材中的力学问题,解题方法往往相对固定,一般只要采用整体和局部以及拆分的方法就可以解决.对于日常训练中的力学难题,则常常需要学生利用几种做法的综合进行求解,也会涉及几类知识点.在力学难题教学中,教师首先需要设疑,引起学生的注意;其次就是明确考点,点拨学生的思路;最后,教师可以带领学生探究合适的解决方法.
  二、高中物理力学常见解题方法
  1.平衡受力法
  平衡法是高中物理力学解题的核心武器,无论是牛顿运动定律,还是能量守恒定律,平衡法都是始终受用的.高中物理力学问题的本质还是受力平衡,只要找准平衡对象、平衡条件、平衡原理,没有解决不了的物理力学题目.简单静定结构直接利用平衡,变加速运动运用牛二定律,变平衡问题则采用牛三定律或能量守恒解决.
  例1 如图1,轻质长绳水平地跨在相距为2L的两个小定滑轮A、B上,质量为m的物块悬挂在绳上O点,O与A、B两点距离相等.在轻绳两端C、D分别施加竖向向下的恒力.先托住物块,使绳处于水平状态,由静止释放,在物块下落的过程中,保持C、D两端的拉力不变.
  (1) 当物块下落距离h为多少时,物块的加速度为零?
  (2) 在物块下落的过程中,克服C端恒力F做功多少?
  (3) 求物块下落过程中的最大速度和最大距离?
  图1 图2
  分析:首先审题,将冗长的题目转变成如图2的力学模型.对O点进行受力平衡分析,求出力F与绳子夹角之间的关系.结合力学运动规律可知,物块首先向下做加速运动,随着物块的下落,绳子之间的夹角越来越小,两绳对物块的合力也是逐渐增大.(1)求加速度为零时,即是物体处于静力平衡状态.(2)求恒力做功,可以直接利用能量平衡求解,只需要表达出落距即可.在高中力学问题中,受力分析是前提,平衡是关键,只要学生能够围绕力学规律找出不变量,对力学问题的求解必定作用显著.
  2.简化建模法
  在高中物理力学教学中发现,很多学生不是做不出力学问题,而是难以理解力学问题,不能构建出简化的力学模型.在很多时候,学生只要能够刻画出力学模型,往往就能够求解出力学问题.对此,教师有必要对学生进行针对性的建模训练,教会学生删繁就简,抓住重点,高效地构建力学模型.尤其是在遇到力学大题的情况下,如何从大段的文字中汲取题干,成为了决定学生解题效率的关键.
  总之,高中物理力学问题是贯穿于高中物理发展始终的知识点.高中物理教师必须把握力学教学的内核.平衡法和建模法只是目前力学分析的常用手段,更加高效的力学教学方法还有待发现.在物理教学中,教师要不断探索,提高学生的物理力学解题能力.
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