高中物理力学中的解题思路分析

物理是研究生活中物理现象的一门自然学科，由于其研究对象较为抽象，使得学生对物理知识很难把握，在解题时也存在一定的难度。而力学问题作为物理考试中经常涉及到的知识重点，学生很有必要对其解题思路加以了解，并通过这些解题思路的分析对力学知识加以巩固，达到能够熟练运用的程度。

一、质点问题

例1．一位跳水运动员10m高的跳水台上起跳，此时该跳水员身体重心处于手到脚全长的中点，起跳后其身体重心升高0.45m。跳水员落水时身体呈竖直状，手先入水。从跳台起跳到身体接触水面所需要的时间是_____s( 取g=10m/s2，结果保留二位有效数字)。

解析: 运动员在跳水过程中所产生的力是多方向的。既有水平运动所产生的水平力，也有上下运动形成的力，还有因为做的不同动作产生的不同方向的力。而题干中需要讨论的力与运动员所做的动作以及水平运动无关，而是由竖直方向运动决定，因此需要抓住重点，从而忽略运动员的动作这一干扰因素，把运动员想象成一个质点做竖直上抛运动。之后再把这个质点运动构建成物理模型，可画出示意图。由所画的图可知，质点做竖直上抛运动，假设运动员身体重心上升的高度为h，h=0.45m；从最高点下降到手触到水面，下降高度为H=10.45m，接下来就将该动作进行分段分析。

图1

运动员从跳水台起跳并上升的时间t1：

从最高点下落到用手接触水面花费的时间t2:

假设运动员完成动作的时间为t，可以得出:

评注：本题是以运动员跳水为考查背景，用以检测考生对跳水这个过程的简化分析，而要解决该题的关键在于把跳水这一动作通过抽象想象成一个质点的竖直上抛动作。

二、受力问题

例2.蹦床是一项运动员利用从蹦床获得反弹力从而进行一系列杂技表演的运动比赛项目。现假设一名蹦床运动员的体重为60kg，他从离水平面3.2m高处自由落下，接触蹦床之后利用反弹力沿竖直方向回到离水平网面5.Om的高处。已知该运动员与网接触的时间为1.2s，如果把在这段时间内蹦床对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小。(g=10m/s2)

解析：将运动员当做一个质点，其质量假设为m，当他从高h1处下落，接触蹦床时的速度为：

①

设弹跳后到达的高度为h2，刚离网时的速度为：

该过程中运动员受到向下的重力mg和由蹦床产生的向上的弹力F。将竖直向上作为力的正方向，由动量定理可得：

③

由以上①②③解得：

代入数值得

评注：本题将蹦床运动设定为考查情境，要求学生对简化后的物理模型进行定量分析，再结合从题目中分析出的信息，可以将运动员和蹦床的接触与分离过程堪称是一个碰撞的过程，从而通过向上、向下速度分别的分析，最终由动量定理得出所求力的大小[1]。

三、综合题型

例3.“蹦极”是一项新兴的极限运动，将一条富有弹性的长盛一段固定在具有一定高度的跳台上，再讲另一端系在运动员脚上。当运动员从跳台上起跳之后，会由于力的作用在空中上上下下，最终在空中停下。假设运动员是一个质点，把运动员、弹性绳以及地球的引力视为一个整体系统，当运动员跳下之后，下列说法正确的有______。(忽略运动员起跳的初速度和水平方向的运动)

(l)初次下落到最低位置的时候系统产生的动能为零，而此时弹性势能最大。

(2)初次反弹之后运动员上升达到最大高度肯定会低于起跳平台的高度。

(3)当运动员停在空中时，系统的机械能达到最低。

(4)起跳之后系统动能达到最大值时的弹性势能为零。

A. (1) (3)

B. (2) (3)

C. (3) (4)

D. (1) (2) (3)

解析: 第一次下落到最低处的那一个时间点的速度为零，动能为零，而由于是最低点，所以绳子因为弹性而达到最大，故弹性势能最大，所以选项(1)正确。在运动过程中，运动员会受到空气的阻力，为减少这种阻力会进行做功，因此系统的机械能不断减少，所以(2)和(3)选项正确。故选项B正确。

评注: “蹦极”运动集中融合了整个力学的知识，也是长久以来考试的重点难点，通过对其进行研究，能够使学生更好地将物理知识与蹦极原理联系起来，促进学生的思维拓展，达到更好的学习效果。

文章来源：《力学季刊》 网址: http://www.lxjkzz.cn/qikandaodu/2021/0217/381.html