解决物理问题的三条途径
要点提炼
1.三条途径
(1)以牛顿运动定律和运动学公式为基础用动力学的观点解决问题。
(2)以功与能的关系、动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律为基础用能量的观点解决问题。
(3)以动量定理和动量守恒定律为基础用动量的观点解决问题。
2．三条途径的选用
(1)如果要列出各物理量在某一时刻的关系式，已知力的作用情形，涉及加速度、时间，则用动力学观点解决问题。
(2)能量变化反映力在空间上的积累，即Ek2－Ek1＝∑F合·Δx＝W合，Ep2－Ep1＝∑(－F场·Δx)＝－W场，F场＝－，功初、末状态的能量变化。如果不需要求解运动过程细节，且已知(或隐含)力与位移的关系，优先用能量的观点解决问题。例如在涉及相对位移问题时则优先考虑能量守恒定律，系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量，即转变为系统内能的量。
(3)动量变化反映力在时间上的积累，即p2－p1＝∑F·Δt＝I，F＝，冲量初、末状态的动量变化。如果不需要求解运动过程细节，且已知(或隐含)力和时间的关系，优先用动量的观点解决问题。例如碰撞、反冲问题(相互作用力大小、作用时间均相等)，用微元法(∑F·Δt＝∑mΔv)求解碰撞产生的作用力、碰撞产生的压强、正比于速度的阻力作用一段距离后的速度。
注：对于实际物理问题，经常要综合使用三条途径解决问题。原则上求解整个过程用能量、动量的观点，求解运动细节用动力学的观点，这要通过多加练习才能体会到。
3．物理学中的几种功能关系
(1)合外力做功与动能的关系：W合＝ΔEk。
(2)重力做功与重力势能的关系：WG＝－ΔEp。
(3)弹簧弹力做功与弹性势能的关系：W弹＝－ΔEp弹。
(4)电场力做功与电势能的关系：W电＝－ΔEp电。
(5)分子力做功与分子势能的关系：W分子＝－ΔEp分子。
(6)除重力、系统内弹力以外其他力做功与机械能的关系：W其他＝ΔE机。
(7)滑动摩擦力与内能的关系：fl相对＝ΔE内。
(8)安培力做功：WA>0时，WA＝ΔE机(若除重力、弹簧弹力外只有安培力做功，则安培力所做的正功等于增加的机械能)；WA<0时，WA＝－E电(克服安培力所做的功等于产生的电能)。
(9)外界对气体做功与气体内能的关系：ΔU＝W＋Q。(ΔU表示内能的增量，Q表示从外界吸收的热量)
高考考向1 解决力学问题的三条途径
命题角度1 动力学观点在力学中的应用
例1 (2019·江苏高考)如图所示，质量相等的物块A和B叠放在水平地面上，左边缘对齐。A与B、B与地面间的动摩擦因数均为μ。先敲击A，A立即获得水平向右的初速度，在B上滑动距离L后停下。接着敲击B，B立即获得水平向右的初速度，A、B都向右运动，左边缘再次对齐时恰好相对静止，此后两者一起运动至停下。最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g。求：
(1)A被敲击后获得的初速度大小vA；
(2)在左边缘再次对齐的前、后，B运动加速度的大小aB、aB′；
(3)B被敲击后获得的初速度大小vB。
解析 A、B的运动过程如图所示：
(1)设A、B的质量均为m，先敲击A时，由牛顿第二定律可知，
A的加速度大小aA＝＝μg
在B上滑动时有2aAL＝v
解得：vA＝。
(2)对齐前，B所受A的摩擦力大小fA＝μmg，方向向左，
地面的摩擦力大小f地＝2μmg，方向向左，
合外力大小F＝fA＋f地＝3μmg
由牛顿第二定律F＝maB，得aB＝3μg
