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【摘要】在高中阶段,物理是一门重要的学科,物理知识学习有着非常重要的作用,有利于培养学生的逻辑思维。在高中物理课程教学中,受力分析是重要的组成部分,在力学、热学以及电学等范围内广泛应用。对物体进行正确的受力分析,可以有效解决高中物理问题,但在实际学习中,大多数学生受力分析能力较差,从而影响了学习效果和考试成绩。基于此,本文探讨了高中物理物体受力分析问题及教学建议。
【关键词】高中物理;受力分析;教学方法
【基金项目】本文系2015年度广西教育科学“十二五”规划课题“在高中物理教学中培养学生终生学习能力研究”(项目编号:2015C256)的阶段性研究成果。
物体受力现象分析是一种常见的学习方法,能够帮助学生理解物理力学现象。在高中物理中,受力分析是物理力学的重要知识内容,比较复杂,理解难度比较高,因此,在实际教学中,教师应帮助学生更好地理解物理现象和问题,使学生更加深入地学习和理解知识,从而锻炼学生的想象能力和解析能力,培养学生的物理思维能力。
一、力学常用的分析方法
1.整体法
整体法是指从局部到全局的思维方式,在力学中,学生有效利用整体法分析物理问题,可以更加系统地明确整体受力情况,有效避免中间烦琐的推算环节,更加灵活地解决受力问题。整体法通常是不涉及系统内力时,优先选择的方法。
2.隔离法
隔离法主要是将需要研究的对象从物体体系中分离,先隔离“简单”的物体,如待求量少、受力少或者处在边缘的物体。利用隔离法可以对系统内部各物体之间相互作用力进行分析,更容易分析单个物体的受力情况,处理问题更加方便、简单。解决实际问题通常需要交叉应用隔离、整体思维法。
二、高中物理物体受力分析解题思路分析
在高中物理中,受力分析是解答力学题目中关键的一步,在物体受力分析中的力主要有重力、摩擦力以及弹力等,在分析中我们首先需要考虑重力,因为所有物体都会受到地球引力的作用力;接下来考虑的是弹力和摩擦力,根据弹力和摩擦力产生机理,若在弹力分析前分析摩擦力,会导致物体受力分析难度增加,不利于物理知识的学习。因此按照顺序分析力,采取科学合理的解题思路,可以降低物体受力分析的难度。受力分析一般先分析已知力、场力(电场力、安培力、洛仑磁力)、重力场力(重力—弹力—摩擦力),然后分析其他力。在受力分析的过程中,教师要引导学生明确物体受力的种类以及个数,做出物体受力示意图,保证受力分析的准确性。同时,教师还应引导学生结合受力意图,对物体的状态进行分析,分析物体是静止还是运动;对物体受力进行计算,保证物理受力问题解决的准确性,从而锻炼学生的分析能力和解题能力。
三、高中物理物体受力问题分析的策略
1.结合力的产生开展受力分析
高中物理力学教学内容主要有弹力、摩擦力以及重力等内容,需要学生深入了解力的产生条件。重力主要是地球对物体的吸引而产生的力,重力的作用点通常在物体重心,方向是竖直向下。弹力是物体发生弹性变形而形成的力,弹力是否存在是判断物体间是否接触且发生弹性形变的关键,方向一定与接触面或接触点的切面垂直,且指向受力物体。静摩擦力是物体之间具备相对运动的趋势,滑动摩擦力是两个物体发生相对滑动,摩擦力的方向与运动或相对运动方向相反,和接触面平行。
【例题1】如图1所示,滑块A置于水平地面上,滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直),此时A恰好不滑动,B剛好不下滑。已知A与B间的动摩擦因数为μ1,A与地面间的动摩擦因数为μ2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B的质量之比为( )。
由题意可知,A、B受重力、支持力、推力和最大静摩擦力,根据平衡条件,有:F=μ2(mA mB)g ①;再对物体B分析,受推力、重力、向左的支持力和向上的最大静摩擦力,根据平衡条件,有:水平方向:F=FN,竖直方向:mBg=f,其中:f=μ1 FN,联立有:mBg=μ1F ②。联立①②解得:=,故选B。在受力分析的过程中,教师应通过力的产生开展受力分析,帮助学生掌握解题思路,提高学生的解题能力。
2.结合物体运动状态开展受力分析
在受力分析过程中,物体运动状态发生变化,必然受到力的作用。物体处于一种平衡状态时,如匀速直线运动或者静止状态等,物体要么没有受到力的作用,要么受到的合力是零。
【例题2】如图2所示,水平固定且倾角为37°(sin37°=0.6,cos37°=0.8)的光滑斜面上有两个质量均为m=1kg 的小球 A、B,它们用劲度系数为 k=200N/m 的轻质弹簧连接,弹簧的原长为 L0=20cm,现对 B 施加一水平向左的推力 F,使 A、B 均在斜面上以某一速度做匀速直线运动,此时弹簧的长度 L 和推力 F 的大小分别为( )。
A.0.17m,15N B.0.23m,15N
C.0.17m,7.5N D.0.23m,7.5N
解析:以整体为研究对象进行受力分析,沿斜面方向有:Fcos37°-2mg·sin37°=0①,以A为研究对象,沿斜面方向有:kx-mgsin37°=0②,x=L-L0 ③,解①得 F=15N,由②③得:L=0.23m,故B正确。
因此,在物理解题的过程中,教师引导学生结合物体的运动状态,对其受力情况进行分析,从而锻炼学生的解题能力,使其掌握更多的解题思路和方式。
3.结合力的物质性开展受力分析
在完成物体受力分析之后,学生需要结合力的物质性开展检验学习活动,对每个力的受力物体和施力物体进行检查,保证每个力都能找到受力物体和施力物体。
【例题3】如图3所示,斜面小车 M 静止在光滑水平面上,一边紧贴墙壁。若再在斜面上加一物体 m,且小车 M、物体 m 相对静止,此时小车受力个数为( )。
A.3 B.4 C.5 D.6
解析:对小车和物体整体来说,它们必受到重力和地面的支持力,因小车、物体相对静止,由平衡条件知墙面对小车没有作用力。以小车为研究对象,它受重力 Mg,地面的支持力 FN1,物体对它的压力 FN2和静摩擦力 Ff,故B对。在物体受力分析问题中,教师需要引导学生检查受力分析,从受力物体和施力物体的情况,对其进行有效的分析,保证受力分析的准确性。
在高中物理课堂教学中,物体受力分析主要考查学生的综合能力和解决物体受力情况的能力。在实际的问题教学中,教师需要引导学生对物体受力情况进行分析,明确问题解题思路,采取针对性的解题方式,提高学生的综合能力。因此,在对物体受力分析的过程中,学生需要掌握物体受力分析方法和步骤,打破物理学习环节的约束,为以后的物理学习奠定基础。
【参考文献】
王新洁.物体受力分析问题及思考[J].中学物理教学参考,2018(10):87-88.
【关键词】高中物理;受力分析;教学方法
【基金项目】本文系2015年度广西教育科学“十二五”规划课题“在高中物理教学中培养学生终生学习能力研究”(项目编号:2015C256)的阶段性研究成果。
物体受力现象分析是一种常见的学习方法,能够帮助学生理解物理力学现象。在高中物理中,受力分析是物理力学的重要知识内容,比较复杂,理解难度比较高,因此,在实际教学中,教师应帮助学生更好地理解物理现象和问题,使学生更加深入地学习和理解知识,从而锻炼学生的想象能力和解析能力,培养学生的物理思维能力。
一、力学常用的分析方法
1.整体法
整体法是指从局部到全局的思维方式,在力学中,学生有效利用整体法分析物理问题,可以更加系统地明确整体受力情况,有效避免中间烦琐的推算环节,更加灵活地解决受力问题。整体法通常是不涉及系统内力时,优先选择的方法。
2.隔离法
隔离法主要是将需要研究的对象从物体体系中分离,先隔离“简单”的物体,如待求量少、受力少或者处在边缘的物体。利用隔离法可以对系统内部各物体之间相互作用力进行分析,更容易分析单个物体的受力情况,处理问题更加方便、简单。解决实际问题通常需要交叉应用隔离、整体思维法。
二、高中物理物体受力分析解题思路分析
在高中物理中,受力分析是解答力学题目中关键的一步,在物体受力分析中的力主要有重力、摩擦力以及弹力等,在分析中我们首先需要考虑重力,因为所有物体都会受到地球引力的作用力;接下来考虑的是弹力和摩擦力,根据弹力和摩擦力产生机理,若在弹力分析前分析摩擦力,会导致物体受力分析难度增加,不利于物理知识的学习。因此按照顺序分析力,采取科学合理的解题思路,可以降低物体受力分析的难度。受力分析一般先分析已知力、场力(电场力、安培力、洛仑磁力)、重力场力(重力—弹力—摩擦力),然后分析其他力。在受力分析的过程中,教师要引导学生明确物体受力的种类以及个数,做出物体受力示意图,保证受力分析的准确性。同时,教师还应引导学生结合受力意图,对物体的状态进行分析,分析物体是静止还是运动;对物体受力进行计算,保证物理受力问题解决的准确性,从而锻炼学生的分析能力和解题能力。
三、高中物理物体受力问题分析的策略
1.结合力的产生开展受力分析
高中物理力学教学内容主要有弹力、摩擦力以及重力等内容,需要学生深入了解力的产生条件。重力主要是地球对物体的吸引而产生的力,重力的作用点通常在物体重心,方向是竖直向下。弹力是物体发生弹性变形而形成的力,弹力是否存在是判断物体间是否接触且发生弹性形变的关键,方向一定与接触面或接触点的切面垂直,且指向受力物体。静摩擦力是物体之间具备相对运动的趋势,滑动摩擦力是两个物体发生相对滑动,摩擦力的方向与运动或相对运动方向相反,和接触面平行。
【例题1】如图1所示,滑块A置于水平地面上,滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直),此时A恰好不滑动,B剛好不下滑。已知A与B间的动摩擦因数为μ1,A与地面间的动摩擦因数为μ2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力。A与B的质量之比为( )。
由题意可知,A、B受重力、支持力、推力和最大静摩擦力,根据平衡条件,有:F=μ2(mA mB)g ①;再对物体B分析,受推力、重力、向左的支持力和向上的最大静摩擦力,根据平衡条件,有:水平方向:F=FN,竖直方向:mBg=f,其中:f=μ1 FN,联立有:mBg=μ1F ②。联立①②解得:=,故选B。在受力分析的过程中,教师应通过力的产生开展受力分析,帮助学生掌握解题思路,提高学生的解题能力。
2.结合物体运动状态开展受力分析
在受力分析过程中,物体运动状态发生变化,必然受到力的作用。物体处于一种平衡状态时,如匀速直线运动或者静止状态等,物体要么没有受到力的作用,要么受到的合力是零。
【例题2】如图2所示,水平固定且倾角为37°(sin37°=0.6,cos37°=0.8)的光滑斜面上有两个质量均为m=1kg 的小球 A、B,它们用劲度系数为 k=200N/m 的轻质弹簧连接,弹簧的原长为 L0=20cm,现对 B 施加一水平向左的推力 F,使 A、B 均在斜面上以某一速度做匀速直线运动,此时弹簧的长度 L 和推力 F 的大小分别为( )。
A.0.17m,15N B.0.23m,15N
C.0.17m,7.5N D.0.23m,7.5N
解析:以整体为研究对象进行受力分析,沿斜面方向有:Fcos37°-2mg·sin37°=0①,以A为研究对象,沿斜面方向有:kx-mgsin37°=0②,x=L-L0 ③,解①得 F=15N,由②③得:L=0.23m,故B正确。
因此,在物理解题的过程中,教师引导学生结合物体的运动状态,对其受力情况进行分析,从而锻炼学生的解题能力,使其掌握更多的解题思路和方式。
3.结合力的物质性开展受力分析
在完成物体受力分析之后,学生需要结合力的物质性开展检验学习活动,对每个力的受力物体和施力物体进行检查,保证每个力都能找到受力物体和施力物体。
【例题3】如图3所示,斜面小车 M 静止在光滑水平面上,一边紧贴墙壁。若再在斜面上加一物体 m,且小车 M、物体 m 相对静止,此时小车受力个数为( )。
A.3 B.4 C.5 D.6
解析:对小车和物体整体来说,它们必受到重力和地面的支持力,因小车、物体相对静止,由平衡条件知墙面对小车没有作用力。以小车为研究对象,它受重力 Mg,地面的支持力 FN1,物体对它的压力 FN2和静摩擦力 Ff,故B对。在物体受力分析问题中,教师需要引导学生检查受力分析,从受力物体和施力物体的情况,对其进行有效的分析,保证受力分析的准确性。
在高中物理课堂教学中,物体受力分析主要考查学生的综合能力和解决物体受力情况的能力。在实际的问题教学中,教师需要引导学生对物体受力情况进行分析,明确问题解题思路,采取针对性的解题方式,提高学生的综合能力。因此,在对物体受力分析的过程中,学生需要掌握物体受力分析方法和步骤,打破物理学习环节的约束,为以后的物理学习奠定基础。
【参考文献】
王新洁.物体受力分析问题及思考[J].中学物理教学参考,2018(10):87-88.