高中物理动量守恒和能量守恒解题方法探究

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  摘要:随着我国新课改深入发展,教育模式、育人理念随之革新,在教授学生基础知识同时还需教授学生解题方法,培养学生计算能力、分析理解能力等核心素养,落实新时代立德树人教育目标,继而提高课堂教学综合质量。本文通过探究高中物理动量守恒和能量守恒解题方法,以期提高高中物理教学质量。
  关键词:高中物理;动量守恒;能量守恒;解题方法
  高中物理新课程标准指出,为有效实现教学改革目标,优化配置新时代教育资源,物理教师需从知识技能、思想情感、价值观念等方而出发给予学生科学指导,其中解题方法就是学生需掌握学习技能之一,为学生合理运用物理知识解决具体问题奠定基础,一旦学生不能有效运用解题方法,将影响学生物理学习综合成效。基于此,为提高高中物理教学质量,探究物理动量守恒和能量守恒解题方法显得尤为重要。
  一、高中物理动量守恒解题方法
  首先学生需掌握动量守恒知识点,如定义、公式、实验方法等,其次学生需具备一定计算能力、分析思考能力、绘图等能力,能在建模法、数形结合法等解题方式加持下达成解决动量守恒问题的目的,最后学生需具备自主学习能力,可在累积动量守恒解题经验前提下学习新方法、新理念,为学生持续优化解题体系奠定基础。
  如题:有一个平板车质量为M,在光滑平而上行驶,其中1.25m为小车平台高度,4m/s是小车向右行驶速度,m=M/2是平板车在运动过程中某刻木块放置质量,且置于平板车右端,在m坠地时与平板车左侧距离为0.5m,请问(1)木块、平板车在木块掉落时速度分别是多少?(2)假设2m为平板车长度,木块与平板车之间的摩擦因数是多少?
  解析:(1)在相对运动进程中m、M不受外力影响,处于动能守恒状态,木块脱离平板车时呈平抛状态,在落地时所产生距离是二者位移之和,根据MVO=MVl-mV2,以及运动学相关知识,得到h=l/2gt2,通过计算得到V1=3m/s,V2=2m/s,其中-2m/s表示木块速度呈向前状态。(2)根据动能守恒得到μmgL=1/2MV02l/2MVl2-1/2mV22,解得μ=0.25.
  学生在解答此类问题时心看清系统是否存在动能守恒现象,尤为关注己知条件中是否提及“光滑”这一因素,用以判断是否可以运用相应定律与公式,如若不存在守恒现象则需运用动能定理、动量定理予以解答。注意分析位移、运动时间、能量及对应功之间的关联。其中,相对位移与滑动摩擦力乘积为摩擦生热量,在动量守恒问题中较为常见。只有仔细分析己知条件,熟练运用公式、定理等知识,掌握动能定理、动量守恒、动力学等相关规律,加之严谨的计算思维,才能正确解决相关问题[1]。
  二、高中物理能量守恒解题方法
  首先学生需充分掌握能量守恒相关知识点,如定义、公式、实验方法等,其次学生需具备一定运算能力、独立思考能力、建模等能力,能通过计算解决物理能量守恒问题,最后学生需具备自主学习能力,树立自主学习意识,在积累能量守恒解题经验基础上积极应用全新解题思路,丰富解题模式,优化解题理念,使学生能够有效解决物理能量守恒问题。
  如题:有质量为M且长度为L的木块,其端点为A和B,0为中点,以V0为基准在光滑水平而上运动,将长度可忽略不计且质量为m小木块运动至B端,其初速度为O,小木块与木块之间摩擦力为μ,请问在什么范围内V0能使小木块m停留在A与O之间?
  解析:此问题侧重考核学生能量守恒知识运用能力,部分机械能因滑动摩擦转化为内能,并在物体相对运动进程中产生热量即Q=F滑S相对运动,滑动摩擦力则为F滑,接触物(m)相对运动距离为S相对运动。M与m相互作用合外力是0,设二者相对静止速度为v,得到(M-m) v=Mv0①,运用能量守恒定律得到l/2Mv02=1/2Mv2+1/2Mv2+Q②,滑动摩擦力内能转化为Q=μmgs③,L/2≤s≤L④,根据①、②、③、④可知v0范围为≤v0≤,继而得到答案。
  学生在解答能量守恒相关问题时需明晰能量转化情况,如题所示有滑动摩擦力产生,说明部分内能由机械能转化得来,继而找到解题方向,提高解题精准度,同时学生应学会运用绘图法解决该问题,先将己知条件运用图例形式展示出来,通过画草图、找己知条件、精确计算,合理运用能量守恒知识解答问题。
  三、高中物理动量守恒、能量守恒解题方法运用方略
  首先,学生需仔细阅读题目,找出题日中的己知条件,连想到所需物理知识;其次,学生应夯实物理基础,所谓“万变不离其宗”,无论问题如何转化均与物理基础知识息息相关,为此学生需树立良好的学习意识,在解题进程中灵活运用物理基础知识,跳脱难题、怪题训练“怪圈”,提升自身基础知识运用能力;最后,学生应找到适合自己的解题思路,建立良好的解题体系,例如启用“错题本”,将在动能守恒、能量守恒解题进程中遇到的问题记录在册,以解析、重难点、解题过程、易错点等为记录基点,确保学生物理解题能力得以提升,助其掌握更多物理解题方法[2]。
  结束语
  综上所述,为提高学生物理动能守恒、能量守恒解题能力,教师应科学开展教学活动,做好基础知识讲解工作,根据学生学习诉求灵活创设训练习题,避免打击学生学习自信心,在此基础上多加练习,鼓励学生形成自主练习体系,找到更多解题方式,使物理知识得以灵活运用,继而落实高中物理解题方法教学日标。
  参考文献
  [1]王建中.高中物理動量守恒和能量守恒解题方法探究[J].数理化解题研究,2018,(28):55-56.
  [2]林荣养.动量、能量守恒定律在原子物理学中的应用[J].数理化解题研究(高中版),2019,000(003):31-32.
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