物理解題的分解策略

1、物理解題的分解策略 陳孝杰 浙江省天臺中學(xué) 317200在教學(xué)實踐中，學(xué)生普遍反映高中物理比較難學(xué)，常會遭遇“一聽就懂，一看就會，一做就錯”的尷尬狀況 。究其原因，一個很重要的原因是運用物理知識分析求解物理問題的策略。物理解題策略較多，其中分解策略是重要策略之一。分解策略就是將比較復(fù)雜的物理現(xiàn)象和過程分解為幾個比較簡單的子現(xiàn)象和子過程，再根據(jù)各子現(xiàn)象和過程的性質(zhì)選用相應(yīng)的物理規(guī)律求解的一種思維方法。本文就分解策略在解題中的運用作些探討。物體做勻變速曲線運動時分解策略的運用勻變速曲線運動是比較復(fù)雜的機械運動，中學(xué)物理是用勻變速直線運動規(guī)律來處里的，但勻變速直線運動規(guī)律不能直接運用到勻變速曲線運動

2、中。為此，先根據(jù)物體的受力與初速度方向的關(guān)系將勻變速曲線運動分解為兩個相互垂直方向的勻變速直線運動，然后運用勻變速直線運動規(guī)律和平行四邊形定則解之。典型問題是平拋運動和類平拋運動。圖1例1.如圖所示，跳臺滑雪運動員經(jīng)過一段加速滑行后從點水平飛出，經(jīng)落在斜坡上的點。已知點是斜坡的起點，斜坡與水平面的夾角，運動員的質(zhì)量。不計空氣阻力。求：（取?。c與點的距離；運動員離開點時的速度大??；運動員落到點時的動能。 解析：運動員從點水平飛出，做平拋運動。運動員在水平方向有初速度而不受力，在豎直方向沒有初速度而受重力作用。故可將平拋運動分解為水平方向的勻速直線運動和豎直方向的自由落體運動，再運用勻速直線運動

3、規(guī)律、勻變速直線運動規(guī)律和平行四邊形定則求解平拋運動問題。運動員內(nèi)在豎直方向的位移大小為 ， 水平方向的位移大小為。末運動員在豎直方向的速度為 則點與點的距離是運動員在內(nèi)的位移大小運動員離開點時的速度大小即是水平方向勻速運動的速度大小運動員落到點時的動能.圖2例2.在如圖所示的平面內(nèi)存在著水平向右的勻強電場，有一帶正電的小球自坐標(biāo)原點沿軸正方向豎直向上拋出，它的初動能為，不計空氣阻力，當(dāng)它上升到最高點時，它的動能為。求帶電小球落回到軸上點時的動能。解析：帶電小球受到水平向右的電場力和豎直向下的重力作用，在勻強電場中做勻變速曲線運動。因小球的初速度方向豎直向上，可將小球的運動分解為水平向右的初速

4、度為零的勻加速直線運動和豎直方向的豎直上拋運動。在最高點小球的速度水平向右。由豎直上拋運動的特點可知，小球從點運動到點的時間與從點落回到軸上的點所用的時間相等，落回到點時小球在豎直方向的分速度大小與拋出時的初速度大小相等。由水平方向初速度為零的勻加速直線運動規(guī)律可知，小球落回到點時的水平分速度。則小球落回到點時的動能為。在運用分解策略時應(yīng)注意合運動與分運動以及兩個分運動之間的運動時間相等。物體參與多過程運動時分解策略的運用 在物理試題的編制中，命題者常用組合方式將不同性質(zhì)的物理現(xiàn)象和過程有機地整合在一起，編制成一個較復(fù)雜的物理問題。學(xué)生最困惑的就是這類問題。解題者應(yīng)反其道而行之，先將物理現(xiàn)象和

5、過程按時間順序或位置變換順序以“慢鏡頭”方式展開，分解為幾個子過程和一些特殊的狀態(tài)，再運用相應(yīng)的物理規(guī)律分而解之。圖3例3如圖所示，半徑的光滑圓弧面分別與光滑斜面體和斜面相切于、點，為圓弧圓心，為圓弧最低點。斜面體固定在地面上，頂端安裝一定滑輪，一輕質(zhì)軟細(xì)繩跨過定滑輪(不計滑輪摩擦)分別連接小物塊、（兩邊細(xì)繩分別與對應(yīng)斜面平行），并保持、兩物塊靜止。若間距為，斜面足夠長，物塊質(zhì)量，與動摩擦因數(shù)，求：(,)小物塊的質(zhì)量；燒斷細(xì)繩后，物塊第一次到達(dá)點時對軌道的壓力大??；物塊第一次過點后到達(dá)點，則間距多大；物塊在斜面上滑行的總路程。解析：該題的編者將物體的平衡、勻變速直線運動及豎直平面內(nèi)的圓周運動組

6、合在一起，構(gòu)成一個過程比較復(fù)雜的動力學(xué)問題。為降低解題難度，可將物塊的運動過程分解為以下幾個子過程： 細(xì)繩燒斷前，、物塊靜止在斜面體上。由平衡方程 得物塊的質(zhì)量細(xì)繩燒斷后，物塊沿斜面勻加速直線運動到位置。用牛頓第二定律和運動學(xué)公式或功能關(guān)系求出。由機械能守恒定律 得 物塊由位置沿圓周運動到最低點。只能用功能關(guān)系求出到達(dá)位置的速度： 物塊在最低點。由牛頓第二定律 得軌道對物塊的支持力。由牛頓第三定律得物塊第一次到達(dá)點時對軌道的壓力為物塊沿圓周運動到位置。由功能關(guān)系得到達(dá)位置的速度 物塊從點沿斜面向上滑動，做勻減速直線運動。由牛頓第二定律 得向上滑動的加速度大小 由運動學(xué)公式得速度減為零的時間。由于物塊速度減為零后又將沿斜面向下滑動才到達(dá)位置。物塊向上滑動的最大位移大小物塊沿斜面向下滑動，做勻加速直線運動。下滑到位置的時間。由牛頓第二定律 得下滑的加速度大小 下滑到位置的位移大小 。則間距離為 。由于物塊與斜面間的摩擦，最終物塊到達(dá)位置或的速度為零。由功能關(guān)系 得物塊在斜面上滑行的總路程 。物理過程的分解應(yīng)避免因細(xì)節(jié)的遺漏而導(dǎo)致解題錯誤，如隱含狀態(tài)的分析。本題中物塊第一次過點后沿斜面向上滑動速度減為零的狀態(tài)，就很容易被學(xué)生疏忽；在計算物塊在斜面上滑行的總路程時，應(yīng)認(rèn)識到物塊滑至位置或時速度為零，否則物塊將會在斜