新课程标准下高中物理必修部分计算题归类研究

新课程标准下高中物理必修部分计算题归类研究

张永亮

阳西县第二中学， 广东 阳西县 529800

摘要：高中物理因其公式推理的复杂性和分支的多样性使得物理学习对学生而言较为困难，学生对物理知识掌握的也只是一知半解，很难透彻理解物理原理，使得物理成为理科学生最大的障碍。究其根本原因主要是高中物理分支众多，容易引起学生思维混乱，不同分支解题思维模式和方法均有不同，因此，教师可以采用分类解题的思路引导学生理解物理知识原理和解题方式，总结出不同分支的解题模式。

关键词：新课标；高中物理；计算题；归类研究

高中物理必修部分由力学和运动学分支组成，物理知识的归类研究能够改善学生的理性思维模式，提升学生的学习思考能力。但鉴于中国的应试教育机制，物理学习的结果需要反馈在成绩上，但是相关数据表明多数学生物理成绩偏低，且段时间内很难提升，教师如何帮助并引导学生学会物理解题思维则是一门学问。文章从归类研究的角度探索解题方式，以帮助学生提升物理计算题解题能力。

一、力学观点分析

力学问题是高中物理学习的基础，其余分支均是以力学为依据开展，因此力学分支研究和原理学习是极为重要的。教师应对所有的力学知识进行总结和归纳，按性质命名为重力、摩擦力、弹力等；按效果命名为压力、支持力、拉力等；按运动规律总结为牛顿三大定律、万有引力定律、天体运动的基本规律与动能定理等。教师先通过各种习题示例归纳总结不同命名力学习题的共性和特性，再分析不同命名力学知识对应的规律，如重力可归纳为万有引力定律，解题中遇到重力问题就优先套用万有引力定律；如阻力产生过程中可能包含物体的速度变化，这类问题可以套用动能定理等。总过程为，在看到力学习题时，首先确定研究对象，接着对对象进行受力分析，然后根据题意构建力学模型，模型由各种不同的力学名称和力学所依据的定律构成，根据题意确定所属力学性质后尝试套用力学定律理解该用力点产生原由，以此建立力学关系。以此构建力学模型的方式探究力学解题思路，能够在提升学生思维想象力的同时激发学生的物理解题思维。

二、运动学观点分析

高中物理的运动学部分包括直线运动和曲线运动。直线运动有匀速直线运动、匀变速直线运动（自由落体、竖直上抛和竖直下抛运动）、变速直线运动等；曲线运动分为：抛体运动（平抛运动和斜抛运动）、圆周运动、天体运动。运动学有复杂繁多的理论和公式，对此分支的学习切不可死记硬背，学生可以通过构建物理模型，对公式部分可以根据知识自行推导，将复杂的问题分解成便于理解的小问题，可以加深学生印象的同时帮助学生理解公式原理和内涵，从而解决实际问题。例如，物体的自由落体运动与竖直上抛运动上升过程可以视作为两次相反的运动，只是自由落体的地心引力加速度与物体下落方向相同，而竖直上抛运动的地心引力加速度与物体上升方向相反，因此物体下落速度高于上升速度。再如，平抛和斜抛运动，需要建立水平和斜方向的物理模型分析物体运动，明白两种方向物体运行的时间一致问题就迎刃而解。

其次是追及、相遇中的速度、加速度、时间以及位移类运动学知识，此类知识点可以通过作图法构建物理模型，作图可以将抽象的物理知识具体化、实例化，有助于学生更加深入的理解追及、相遇问题和计算速度、位移等。圆周运动的向心率问题要抓住习题的重点，即向心力从何处来，由谁提供，解题思路以此为原则根据题意确定向心力来源问题即可解答。

总之，高中物理运动学问题多借助于作图法构建物理模型，将抽象的知识具体化，便于学生理解和计算，使得理论知识更好的应用于实践中。

三、力与运动学综合分析

高中物理必修部分的力学与运动学两者通过牛顿运动定律相结合，此类习题同时考验学生的力学和运动学知识点。分析时需要抓住两个重点：第一，物理学的基础是运动的描述方法，即数学公式或图像描述，此类问题通过平抛或斜抛等习题考查；第二，无论是力学问题还是运动学问题，都需要通过作图法进行受力分析，当然，也包括常用的隔离法，分解法和正交分解法等，此类解法是高中物理常见的考查点。

力学与运动学的结合基于牛顿第二定律，即F=ma，其中有力必定产生加速度，有加速度必会使速度发生变化，总结来说就是力对物体运动所造成的影响，此类习题解答一定要真正理解牛顿第二定律。

例1：如图1所示为游乐场中深受大家喜爱的“激流勇进”的娱乐项目，人坐在船中，随着提升机达到高处，再沿着水槽飞滑而下，劈波斩浪的刹那给人惊险刺激的感受．设乘客与船的总质量为100 kg，在倾斜水槽和水平水槽中滑行时所受的阻力均为重力的0.1，水槽的坡度为30°，若乘客与船从槽顶部由静止开始滑行 18 m 经过斜槽的底部O点进入水平水槽(取 g＝10 m/s²)。^[5]求：

（ 1）船沿倾斜水槽下滑的加速度的大小；

（2）船滑到斜槽底部O点时的速度大小；

解：（1）以船为研究对象，受力分析，由牛顿第二定律得

mg sin 30°－F_f＝ma

F_f＝0.1mg

解得a＝4 m/s².

（2）由匀加速直线运动规律得 v²＝2ax

解得v＝12 m/s.

四、能量观点分析

高中物理必修部分涉及的能量主要有机械能、内能这两种，都是状态量。机械能守恒定律和动能定理只需要知道物体的初、末状态，而不需要知道具体过程和过程量，从而避开了分析时间、位移、速度等物理量的复杂性，使解题过程变得更简化，对于直线运动或曲线运动、恒力或变力、连续作用或短暂作用，从能量的角度来解决变得更加简便。从能量观点研究不需要研究过程细节，不需理会运动状态变化，只需要知道初末状态能量变化和力在过程中所做的功，便可以解决问题。 在这一部分的学习中，要明确能量形式以及功能关系，例如机械能中包含动能、重力势能以及弹性势能，做这一类题目时要理清各个概念，明确定理，如动能主要指力对于物体做的总功，等于物体动能的增量，在解答题目时，需要注意各功的正负，具体计算时还要注意参考系的选择，确定同一惯性参考系。明确了这些基础问题之后，再着眼于能量守恒内容，总结规律。

例 2：如图2所示，雪道的下坡段AP与水平面PQ在P处平滑连接。质量m=60kg的运动员乘雪橇从雪道上离水平面高度h=20m的A处自静止开始下滑，经P处后沿水平面滑至Q处停止。假设雪道下坡段光滑、水平段的动摩擦因数u=0.25，雪橇质量、空气阻力和雪橇通过连接处P时的机械能损失均忽略不计，g取10m/s²。^[6]求：

（1）运动员经过P时的速度大小；

（2）运动员在水平段滑行的距离。

解：（1）在A到P过程中，运动员只有重力做功。由机械能守恒定律得：

解得：

（2）在P到Q过程中，摩擦力对运动员和雪橇做负功。由动能定理得：

解得：

总之，合理的分类研究能够帮助学生整理归纳理论知识的同时帮助和引导学生对不同分支习题的分析和计算能力，教师应对所有知识进行合理的分类归纳，以此教学方式引导学生学习物理原理并引导学生的解题能力和思考模式，全方面的提升学生的物理理论知识和实践经验，以帮助帮助学生提高物理成绩。

参考文献

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