高中物理力学模型及解题策略

【内容摘要】物理是一门较难学习的课程，而物理力学的教学则是物理教学中非常难的教学内容，学生在学习力学的过程中会感觉到高中物理力学的题目较难，会产生思路不清等多种解题问题，针对这些情况教师应当善于利用物理力学模型对学生进行力学教学工作，本文将针对多种物理力学模式及解题策略做出分析。【关键词】物理力学力学模型构建解题策略本文将针对物理中力学进行总结，之后对物理力学模型的构建与解题思路做出分析，提高教师教学的质量。一、物理力学高中物理力学有许多分支，下面将针对高中物理题目中常出现的力学类型进行分析，高中阶段学习“力”最基础最重要的课成为力的本质，力的本质是指“力是物体对物体的作用”，学生通过力的本质便可以了解道理的基本构成，在生活中常见到的力例如摩擦力、弹力、受力都是学生在生活中经常遇到的物理力学现象，力在产生过程中会产生一定的合力，并且根据受力的不同，力还能受到分力的影响，这种力的合成与分力现象被称之为“力的合成与分解”，在了解了力的构成之后，学生便可以利用所学力学的知识对物体的运动进行分析，物体的运动也是由于力的作用所形成的，所以物体的运动又被称作是机械运动，在机械运动中会产生多种分支概念，例如最简单的直线匀速运动，而变速直线运动、瞬时速度都是机械运动中较为难以理解的概念，学生在学习解题过程中容易出现错误[1]。同时由于生活中所有物体均受到重力的影响，便衍生出了经典力学既牛顿三大定律，牛顿的三大定律主要是讲述了物体受到重力影响会产生一定的惯性，还会受到重力的影响从而改变了物体的运动状态，然而中立是一种看不见摸不着得力所以重力的研究也成了一种抽象的思维方法，运用牛顿第一定律能够解决自然界中的力学现象，是物理学习中最重要的课程，简而言之牛顿三大定律中，第一定律是对物体运动状态改变的分析，第二定律则是加速度的问题，第三定律是说明了物体间的相互作用问题，了解到这三大力学定律之后学生便可以有的放矢地进行物理力学题目的解答。在初步了解牛顿定律之后，牛頓的定律就成为而一种规律，人们可以利用牛顿定律解决生活中的一些实际问题，所以产生了机械能的概念，机械能可以将一种能量转化成另一种能量，在这个过程中能量总体保持不变，被称为能量守恒定律，能量守恒定律又能够分为功和功率，动能和动能定理等多种问题，这些物理问题总体构成了高中物理体系中关于力的所有知识概念，学生在学习过程中需要有一条明确的学习线路，让学生对力的组成研究与发展形成一定的概念，进而提高学生的物理学习水平。二、物理模型构建通过前文高中物理力学学习内容的分析可以得知，力学的学习内容较多，且计算公式多变，一些学生在解题过程中难免会遇到各种难题，这就要求教师在教学过程中应当改善自身教学方式，利用物理力学模型，为学生提供一定的解题思路，下面将针对高中物理力学魔性的构建做出探究。1.物理模型构建概念物理模型构建其实是一种寻找例题，为学生寻找解题思路的一种方式。物理力学模型分为很多种，根据前文的研究可以得知，物理力学又分为牛顿三大定律、能量守恒定律等多种力学分项，一些学生在物理解题过程中并非没有熟练地掌握运算方式，而是缺乏一定的物理学思路，产生不知道该用何种解题方式解决物理学问题的情况，教师利用物理模型为学生进行教学的目的就是为了提高学生的物理解题思路，使学生在面对任何问题时都能够游刃有余，下面将针对一些物理学中的力学模型进行分析。2.力与运动的模型建立力与运动是一种较为基础的物理力学题目，例如小车在小斜坡上滑动过程中小车的受力情况分析。类似于这类型题目其物理模型已经被基本确定下来，通过前文的分析得知牛顿第二定律便是研究物体受力改变运动状态的定律，所以对此类要求分析受力物体改变运动状态的题目，教师要要求学生采用牛顿第二定律的解题思路去解决题目，分析出物体在运动过程中会收到什么样的力影响，在产生力的过程中物体会进行怎样的运动，在运动过程中物体还会受到什么样的力，通过多重问题的分析，最终让学生掌握牛顿第二定律的基本概念，并熟练掌握解题方式。若题目中的物体处于静止状态，那么便可以得知物体受到的合力为0，即物体没有产生加速度，若物体的平衡状态被打破，学生则可以得知物体产生的加速度，便可以利用加速度的公式去求得物体运动过程中的受力，对题目做出准确的判断与分析。3.基本力模型构建物理中常见的力主要有三种，第一种为重力，第二种为弹力，第三种为摩擦力这三种是物理力学题目中最常见的三种类型。对于重力而言，学生应当了解到所有物体都会受到重力的影响，重力是垂直向下的一种力，学生在解题过程中首先要对物体所受到的重力作出受力分析，通过重力分析可以得知，重力做功与路径没有关联，并且重力做功能够改变物体的重力势能。对于弹力而言，弹力产生的条件较为复杂，弹力的产生需要物体与物体的接触，从而导致物体发生弹性形变，在简历弹力模型的过程中，教师应当为学生找到弹力产生的基础，确定物体与物体接触发生弹力的点，分析点与面、面与面之间的受力关系，所以在为学生建立弹力模型的过程中教师应当针对弹力接触面积进行细致讲解[2]。摩擦力是这三类受力分析中最常见的物理力学题目，在教学过程中教师应当从摩擦力产生的原因出发为学生建立物理学模型，摩擦力物理学模型在建立与教学的过程中，教师应当对摩擦力产生的所有接触面进行讲述，让学生明确摩擦力产生的原因。4.物理学模型建立方式物理学模型的建立是为学生找寻一定的解题思路而产生的，所以教师在为学生建立物理学模型的过程中，应当首先为学生理顺一些解题思路，培养学生顺思维逐步解题的方式，在此基础上还要为学生分析逆向思维解题思路，培养学生的解题能力，之后运用合适的物理学定理解决高中物理力学难题，提高学生的物理学习成绩。三、解题策略在高中物理力学模型构建思路明晰之后，下面将针对具体的解题方式进行探究，提高学生对于物理力学的解题质量。1.动能重力势能分析动能与重力势能解题过程中，学生应当灵活掌握能量守恒定律与牛顿第二定律的应用规律，结合前文中的分析，下面给出两道与动能与重力势能相关的物理力学题目。在一个质量为10kg的物体从80m高处自由落下，空气阻力不计，求在下列状态时它的动能、重力势能以及动能与重力势能的和。（1）开始下落时;（2）下落2s末时;（3）到达地面时。此题便对应了前文中力与运动的模型构建思路，学生遇到这类型题目时脑海中应当首先浮现出牛顿第二定律的内容，物体在刚开始下落的过程中，其速度为0也可以理解为物体的动能在下落刚开始的过程中为0势能为Ep=mgh=8000J，在下落2s时物体的速度v=10×2=20m/s多以動能Ek=1/2mv2=2000J由机械能守恒可知此时势能Ep=8000-2000=6000J当物体到达地面时其势能Ep=0动能Ek=8000J由于机械能守恒，任意时刻两者之和均为8000J。通过这道题的分析可以完全地体现出能量守恒定律，并且灵活地运用了牛顿第二定律的解题思路。第二道题目为重物P放在一个长木板OA上，OA距离为1m，在A作用一个始终垂直于OA的力使OA缓慢绕O端沿逆时针转过30°，在该过程中，重物P相对于木板始终保持静止[4]。求此过程上，力F、木板对物体的摩擦力分别做多少功。在该过程中，学生3当首先对物体进行受力分析，分析表明重物受到三个力，即重力，力F、木板对物体的摩擦力，而且力F、木板对物体的摩擦力都是变力。重力G做功W1与高度有关，h=0.5，W1=0.5G，所以为负功。因为力F始终垂直于OA，力的方向在发生变化，大小不变。30°所对的弧长是pai/3，pai=3.14力F做功W2=Fpai/3，所以是正功。根据动能定理，动能的改变量为0，所以这三个力做的总功为0，木板对物体的摩擦力做的功w3=-（w1+w2）。通过上述两到问题可以得知，熟练地运用牛顿第二定律与能量守恒定律能够帮助学生完成受力分析，并有效地解答题目，提高了学生解题的正确性。2.弹力物理题目分析四个完全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小均为F的拉力作用，而左端的情况则各不相同：（1）弹簧的左端固定在墙上;（2）弹簧的左端受大小也为F的拉力作用;（3）弹簧的左端拴一小物块，在光滑水平桌面上滑动，弹簧的左端拴一小物块，物块在粗糙的水平桌面上滑动.若弹簧的质量都可忽略不计，以L1，L2，L3，L4依次表示四条弹簧的伸长量，则有（）A.L2>L1B.L4>L3C.L1>L3D.L2=L4，这是一道较为典型的弹力问题，教师在教学过程中应当首先为学生分析弹簧受力的点与受力的面，题目的正确答案为L1=L2=L3=L4，面对这道题目讲解的过程中，教师可以分情况对题目进行分析，情况1：弹簧左右两端都受到拉力F作用。伸长量L=F/K，情况2：与1相似，弹簧左右两端都受到拉力F作用。伸长量L=F/K，情况3：物块受到的摩擦力大小为0，F拉着物体以F/m的加速度运动。弹簧不伸长，情况4：弹簧的伸长量最大不超过F/K。当物块做匀速运动时，伸长量最大，否则伸长量小于F/K，所以L1=L2≥L4>L3。但是在解题过程中可以忽略掉弹簧的质量，所以弹簧两端收到的都为平衡力，也就是合力将是弹簧