摘要:力与运动是整个中学物理中基础的基础,也是学生学习的一个大模块和重点,力与运动的题型很多并且难度分布跨度大,从简单的基础题到综合性大题等。力与运动的基础知识贯穿整个中学物理,因此在高三复习时打好这一关的基础对后续内容的复习尤为重要,除了要掌握重点的知识内容还要学习解题方法和思路,要积累自己的解题套路和模板,在掌握基本知识的基础上会利用解题技巧去攻克难题,做到简单题不失分,难题多得分,综合题少扣分。
关键词:力学 运动 力与运动 解题技巧
力与运动是中学物理的基础,那么牛顿定律和受力分析就是力与运动的基础,在分析力与运动时离不开牛顿的三大定律和受力分析。力与运动拆开来讲可分为单纯的受力分析、单纯的运动分析、力与运动的相结合,前两者的知识都很单一题目偏简单,而力与运动的结合就会偏难,特别是一些综合性的大题会让学生有无从下手的感觉,因此我们就要学会一些解体思路和方法在这些综合难题上多得分、少扣分。
一、力学基本知识及重点难点
1.力的的基本概念及分类
(1)基本概念
力的单位:牛顿(N);力的作用效果以及力的三要素(物体受力分析)。
(2)分类
力按照其性质可分为重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力、分子力、核力等,在力与运动模块中以重力、弹力、摩擦力为主,电场力与磁场力会在电磁学中详细介绍。
重力(G):G=mg由地球自转产生,方向总是竖直向下。
弹力(F):弹力必须接触且产生弹性形变才能产生,支持力、压力、绳的拉力均属于弹力。特殊的弹簧弹力满足胡克定律F=kx(k为弹簧的劲度系数,x为弹簧弹性形变)单位为牛/米(N/m)。
摩擦力(f):摩擦力又分为滑动摩擦力和静摩擦力,二者产生的条件是必须发生相对运动和有相对运动的趋势,方向与相对运动或相对运动趋势相反,滑动摩擦力f=uN(u为滑动摩擦因数)[1]。
2.重点难点
(1)物体的受力分析
物体的受力分析是本模块的基础,受力分析的顺序为“一重二弹三摩擦”其中弹力的分析为一个难点,要根据弹力产生的条件确定弹力的有无。
(2)力的合成与分解
力的合成与分解满足平行四边形法(三角形法则),力的分解可以灵活采用正交分解与力作用效果分解。
(3)牛顿运动定律
牛顿运动三大定律是力与运动的分析基础也是理论依据,同时也是这一模块的难点和重点,在记忆的基础上要有个人的深刻理解,做题时灵活运用三大定律。
3.解体技巧
(1)在受力分析时遵循“一重二弹三摩擦”的顺序,在判断弹力有无时可以假设移开施力物体看受力物体的运动状态是否改变。
(2)灵活运用牛顿运动定律,巧列方程组求未知量。
(3)灵活运用整体法、隔离法、正交分解可以将复杂的分析转变单一方向的简单分析。
一、运动及力与运动的关系
1.运动的描述
运动的描述需要选取参考系,不同的参考系所对应物体的运动状态不同,在进行定量分析时还要将物体放到合适的坐标系中,定量分析物体运动时的速度(v)、位移(x)、时间(t)、加速度(a)等物理量。
2.力与运动的关系
(1)总体概述
力与运动的关系依据牛顿运动定律。第一定律说明力是改变物体运动状态的外因,第二定律则说明力改变物体运动状态是给物体一个加速度a这也是运动学与力学连接纽带,其数学表达式是计算的基本公式,除此之外还有直线运动的基本运动学公式。在解力与运动的综合大题时按照先受力分析在运动分析的步骤,同时结合能得知识简化运算和分析过程[2]。
(2)运动的分类
直线运动:合外力方向与速度方向共线。匀速直线运动:x=vt,F合=0;匀变速直线运动:v=v0+at,x=v0t+at2/2,F合=ma,a恒定;自由落体运动与竖直上抛运动是匀变速直线运动的特列,自由落体运动F合=ma,a=g,而竖直上抛运动的动力学特征a=-g,即可以看成自由落体运动的反过程,分析师亦可以当成逆过程的自由落体运动。
曲线运动:合外力方向与速度方向不在一条直线上。平抛运动:水平方向x=vt,竖直方向v=gt,h=gt2/2,F合=ma,a=g;匀速圆周运动:w=2Π/T,v=wR,F合=ma=mv2/R。
3.经典题型及解题技巧
(1)连接体问题
特点:连接的两个物体速度与加速度大小相同。
方法:隔离法与整体法相结合。
(2)追及与相遇问题
特点:追上或相遇时两物体在空间上到达同一位置;临界状态时两物体的速度相同。
方法:找出两物体运动时的时间关系、位移关系、速度关系(临界状态)并写出数学表达式;可以采用临界状态法、图象法、二次函数法、相对运动法。
(3)圆周运动问题
特点:最高点与最低点提供向心加速度的力不同。
方法:根据最高点与最低点的特点列方程求解,同时灵活运用能得相关知识。
(4)传送带问题
特点:摩擦力会有突变
方法:根据摩擦力列解方程,注重力与加速度的正交分解应用。
结语:力与运动作为中学物理最基础且内容最多的一章其重要性可想而知,要想学好这一模块除了基本的知识和题型还要学会融会贯通,要学会运用自己已有的知识解题,比如动能定理、能量守恒、动量定理等这些会让解体更简易。在这之前更重要的是打好基础,熟练做好受力分析,深刻理解牛顿运动定律,通过大量练习做到孰能生巧,心中有法,遇题不慌。
参考文献:
[1]孙彦勋. 抓住关键 突破难点——浅谈力与运动等基础知识的学习[J]. 中学物理:高中版, 2017, 23(1):39-41.
[2]黄华. 精彩复习的策略:以《力和运动》为例[J]. 湖南中学物理, 2019,76(10):70-71.