转换参考系解决物理问题

作者:赵子莹 王洪娜 来源:考试周刊 2019年89期
  摘 要:在高中物理运动学与力学模块学习中,为了能够使运动过程分析以及受力分析变得简便,需要结合题目转换参考系。
  关键词:高中物理;转换参考系;简化思维方法
  
  在高中物理运动学与力学模块中,结合题目情景巧妙地选取参考系,引入惯性力,能够使运动过程分析以及受力分析变得简便。以下是作者总结的在学习过程中的应用心得。
  一、 运用换系法解题的基本思路
  (一) 参考系、非惯性参考系、惯性力的基本概念
  参考系:自然界中万物都处于永恒的运动当中,要描述一个物体的运动,首先必须选定某个其他物体作参考,这种用来参考的物体称为参考系。例如,在研究地面上的物体运动时,我们通常选择地面为参考系。而在某些运动情况的分析过程中可选取其他物体作为参考系。一般情况下,把质点相对地面的运动称为绝对运动;质点相对运动参考系的运动称为相对运动;运动参考系相对地面的运动称为牵连运动。在参考系中的变换关系为:绝对运动=牵连运动+相对运动(注意:该式为矢量式)。可以利用该式进行位移、速度和加速度的转换(例:X绝=X牵+X相)。
  非惯性参考系、惯性力:
  惯性参考系是相對某惯性参考系(例如高中物理中的地面)做非匀速直线运动的参考系。在非惯性系中,牛顿运动定律并不适用,但是为了分析过程的方便,可以假想在这个非惯性系中,除了相互作用所引起的力之外还受到一种由于非惯性系而引起的力——惯性力,其大小等于分析对象的质量与非惯性系的加速度的乘积,方向与加速度方向相反。
  (二) 换系法解题的基本步骤
  1. 明确分析对象,分析题目所求目标,判断是否需要运用换系法。
  2. 在运动过程的分析方面,若题目研究的物体是甲相对于乙运动的,且乙做非匀速直线运动,则可以考虑引入惯性力来分析,来简化思考过程。
  3. 在受力分析方面,在分析非惯性系内部物体相互作用力时,引入惯性力可以精简计算过程。
  二、 换系法的几种常见应用
  从2019年全国各地的高考题来看,高考对于物理概念、物理规律的考查中越来越深入其本质,这也是未来命题的趋势。而在学习过程中,也应该加深对物理概念内涵的理解,强调物理规律的深层理解和灵活广泛的运用,淡化对概念、规律的简单套用。
  参考文献:
  [1]孟拥军.赏析2016年江苏高考压轴题的多种解法[J].物理教学,2016,38(12):69-70,62.
  [2]李莉.非惯性系动力学在中学物理问题中的分析讨论[J].湖南中学物理,2017(5):21-24,27.
  [3]韩叙虹.从2019年北京高考谈新高考形势下高三物理复习备考策略[J].中学物理,2019,37(13):47-51.

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