浅析高中物理板块模型多对象、多过程问题

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  板块模型中多对象、多过程是高中物理的高频考点,在这种模型中涉及到了物体之间的速度关系、位移关系、时间关系、相互作用之间的关系、相对运动关系、能量关系等高考考点。此问题较为复杂繁琐,过程多变。在高中物理教学中,老师们发现学生呈现一种“一听就懂,一做就错,一过就忘”的现象。因此教师要对此类问题进行深入研究,帮助学生寻找解决本类问题的策略,在理解的基础上运用到此类问题,从而提高学生的物理思维能力。本文就多对象、多过程动力学问题深入分析成都七中2019届老师原创的一个压轴计算题,得到一种解决策略,与大家分享。
  解决复杂的动力学问题,运用高中物理中学生难以理解的多对象、多过程、多结构、多关系、多变化的综合动力学问题。
  1.受力分析是解决问题的基礎
  对物体进行受力分析:首先要把物体从环境中隔离出来,然后分析物体受到各个作用力的大小和方向。受力分析与运动分析相辅相成,是解决板块模型问题的基础。物体受到的常见的作用力包括重力、弹力、摩擦力、静电力、磁场力(安培力、洛伦兹力)等。进行受力分析的一般顺序为“一重二弹三摩擦四其他”。非接触力包括重力、静电力、磁场力(安培力、洛伦兹力)等;接触力包括弹力、摩擦力等。
  2.运动分析是解决问题的关键
  板块模型涉及到多个物体,由于各个物体运动情况不一样,因此要对各个物体进行运动分析。受力分析后,结合受力特点,确定物体运动性质。选取研究对象(整体隔离)和运动过程,分析各个过程中初速度、末速度、加速度、位移和时间的关系。确定各参数之间的关系,利用动力学观点求出未知的物理量。
  通过“庖丁解牛”将每个过程分开,若单独的看每一个过程的运动分析就简单的多。
  3.能量分析是解决问题的捷径
  在多对象、多过程问题中涉及到多种能量关系的转化,高中物理中主要涉及以下功和能的关系。重力做功等于重力势能的改变;弹力做功等于弹性势能的改变;电场力做功等于电势能的改变;合外力做功等于动能的变化量;滑动摩擦力做功与热量的关系,除了重力、弹力做功与机械能的关系;克服安培力做功与电能、焦耳热的关系。
  通过对这个例题的分析,板块模型题这类问题属于力学综合题,涉及物理量较多,过程较为复杂,但通过对大量此类习题的深入分析,解决这种多过程问题是高考的热频考点,因此高三学生必须强化训练。解答本类问题的基本思路归纳为:受力分析→运动分析→功能关系分析。将整个复杂过程如“庖丁解牛”一样,化繁为简,再利用动力学观点对每个过程进行计算求解,最后利用能量观点综合分析求解。
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