论文部分内容阅读
摘要：临界状态是解决物理问题的切入点，为抽象物理规律提供了定量化表征依据.初中物理教学中对临界状态概念进行了深入研究，能够为解决复杂的物理问题奠定优良的思维基础，牛顿力学定律阐述了力与研究对象所处状态之间的紧密联系，因此临界状态必将是解决力学问题的核心条件，为定性分析和定量求解提供了中枢纽带.本文针对初中物理力学问题中具体的力学问题，研究了力学临界状态在解题中的重要作用，为广大物理教学者提供参考依据.
关键词：临界状态;二力平衡;牛顿定律
一、引言
初中物理力学板块的核心在于准确理解力的基本概念以及能够对研究对象做出科学的受力分析.牛顿定律作为力学的灵魂，在理解初中物理临界状态中起到核心导向作用，对力学平衡状态的准确判断必须依赖于力学基本原理，只有将实际问题中的平衡状态与力学定律进行“对号入座”，寻找系统所经历的两个连续状态的过渡态，才能将力学平衡状态视为“临界态”进行定量化表征.对于初中物理力学来说，临界状态大多和受力平衡密不可分.物理课堂上对力学平衡问题的讲述大多集中在基本性质的描述上，某种程度上缺乏对学生独立处理实际问题的科学引导.如果将寻找临界状态作为解决问题的出发点，在授课过程中以全新的角度给学生灌输富有针对性的学习模式，将该目的性思维模式作为力学问题的导向策略，无疑能够引导学生在繁杂的问题中提取更多的有效信息，使得现有的认知体系更加有序化，进而提升解题效率.
二、以临界状态为主线，分析系统受力情况
初中物理课堂教学除完成大纲内容以外，还需要一线教师从主观思维角度对学生解题技能的培养进行引導，因此对于学生物理素养的提升很难从教材角度寻求途径，更重要的是依赖课堂教师的话语以及物理素材的选择.初中物理力学无疑是该阶段物理核心部分，因此对力学问题的求解必须通过成熟的解题模式实现，该过程需要教师课堂话语中对关键概念以及物理专用名词进行科学灌输，譬如对力学定量求解过程中所涉及的平衡条件判定、受力分析依据等通过该章节的主线进行综合分析，排除题设中无效的干扰条件.
研究对象所处的状态受制于其所受外力的情况，因此对状态进行说理的前提是必须确定该过程受力状态是否存在某几个过程的过渡点，如何从中挖掘特殊临界条件必将成为成功求解的关键，也是衡量学生物理技能的标准之一.通常情况下，题目中临界条件的选择会直接决定整个受力状态的判定，从物理过程判定临界条件时必须将题目中的关键字眼作为重要依据，譬如题目中出现的“刚好、恰好”等对应的状态多大处于两种连续状态的过渡区，这种“微妙”的受力条件能够为解题提供定性的分析依据.
图1
例1如图1所示，在粗糙的磁性竖直墙壁上紧贴质量为M的物体，并且作用竖直向上的拉力F，试表述该物体所处的状态以及受力情况？
解析：对该问题的处理必须寻找恰当的临界态，进而根据临界点特殊状态对应的力学条件做出判断.在磁性墙壁的吸引作用下，很容易想到物体是否受到摩擦力的作用，进而根据摩擦力方向判断拉力与其重力以及摩擦力共同作用导致的运动状态变化.根据摩擦力产生的条件，必须明确研究对象所具备的运动趋势或者已经存在的运动现象，显然研究对象存在的可能状态可以分为：静止、向上运动、向下运动.后两种状态对摩擦力的判断较为明确，然而当处于静止时物体与墙壁间的摩擦力存在多种可能，亦即此时必须分类说明该“静止”状态所蕴含的临界状态有何种可能.至此，无疑体现了初中物理力学问题中临界状态判断的重要性.对于该“静止”状态我们从多种临界状态的角度理解：
（1）物体M恰好静止，具备向下的运动趋势;
（2）物体M恰好静止，不具备运动趋势;
（3）物体M恰好静止，具备向上的运动趋势.
虽然这几种情况下物体都处于静止状态，但是所体现出的摩擦力方向完全不同，显然，该临界状态的界定对于受力分析起到关键作用，可以将两种情况下所具备的运动趋势描述为“要动却不动，不动就要动”的临界状态.当确定物体M所具备的临界状态后，可进一步具体确定摩擦力f的方向以及与拉力F、重力G等三种力的作用下处于平衡态，进行力学平衡方程的表述.如果具备向上的运动趋势，则拉力F=f+G，此时f为静摩擦力同理可以判断其他情况.该过程如果中对静止状态不分类讨论，很难对摩擦力做出全面的讨论.当物体运动时可以根据匀速直线运动所具备的平衡力条件得到类似于静止临界态的平衡方程，唯独f此时表现为滑动摩擦力，进而对题目做出透彻的分析.
三、采用临界状态分析法提升力学课堂的针对性
初中力学内容的核心在于体现受力状况与物体所处状态之间的紧密关系，如果在课堂教学中将临界状态分析作为判断物体状态的切入点，能够有效简化力学分析过程，增强学生对力学知识的探究激情，尤其对于基础相对薄弱的学生来说，寻求简洁、高效的解题思路是课堂教师的首要任务.临界状态分析法从宏观角度引导学生直接切入主题，无疑提升了课堂教学的针对性，有助于增强初中学生学习的信心.此外，临界状态分析法为后续高中阶段的力学分析奠定了思维基础，因为初中阶段力学内容作为力学入门的基础知识，如果从思维构成的源头以较高的起点培养学生分析力学过程的能力，无疑能够提升学生物理思维模式的科学性，更重要的是通过力学部分的分析思路可以拓展到其他章节，起到事半功倍的效用.
四、结语
初中物理力学的核心在于如何准确判断物体受力，以及根据力学原理与其所处的状态发生关系.“临界状态”是研究对象在连续状态变化过程中的特殊情形，对该特殊临界状态的准确判断能够简化解题思路，提升力学课堂的针对性.此外，在力学问题处理中，以临界状态分析法为主线，能够拓宽学生的分析视野，进而对题目做出更加全面的分析.
作者单位：江苏海门市悦来初级中学
关键词：临界状态;二力平衡;牛顿定律
一、引言
初中物理力学板块的核心在于准确理解力的基本概念以及能够对研究对象做出科学的受力分析.牛顿定律作为力学的灵魂，在理解初中物理临界状态中起到核心导向作用，对力学平衡状态的准确判断必须依赖于力学基本原理，只有将实际问题中的平衡状态与力学定律进行“对号入座”，寻找系统所经历的两个连续状态的过渡态，才能将力学平衡状态视为“临界态”进行定量化表征.对于初中物理力学来说，临界状态大多和受力平衡密不可分.物理课堂上对力学平衡问题的讲述大多集中在基本性质的描述上，某种程度上缺乏对学生独立处理实际问题的科学引导.如果将寻找临界状态作为解决问题的出发点，在授课过程中以全新的角度给学生灌输富有针对性的学习模式，将该目的性思维模式作为力学问题的导向策略，无疑能够引导学生在繁杂的问题中提取更多的有效信息，使得现有的认知体系更加有序化，进而提升解题效率.
二、以临界状态为主线，分析系统受力情况
初中物理课堂教学除完成大纲内容以外，还需要一线教师从主观思维角度对学生解题技能的培养进行引導，因此对于学生物理素养的提升很难从教材角度寻求途径，更重要的是依赖课堂教师的话语以及物理素材的选择.初中物理力学无疑是该阶段物理核心部分，因此对力学问题的求解必须通过成熟的解题模式实现，该过程需要教师课堂话语中对关键概念以及物理专用名词进行科学灌输，譬如对力学定量求解过程中所涉及的平衡条件判定、受力分析依据等通过该章节的主线进行综合分析，排除题设中无效的干扰条件.
研究对象所处的状态受制于其所受外力的情况，因此对状态进行说理的前提是必须确定该过程受力状态是否存在某几个过程的过渡点，如何从中挖掘特殊临界条件必将成为成功求解的关键，也是衡量学生物理技能的标准之一.通常情况下，题目中临界条件的选择会直接决定整个受力状态的判定，从物理过程判定临界条件时必须将题目中的关键字眼作为重要依据，譬如题目中出现的“刚好、恰好”等对应的状态多大处于两种连续状态的过渡区，这种“微妙”的受力条件能够为解题提供定性的分析依据.
图1
例1如图1所示，在粗糙的磁性竖直墙壁上紧贴质量为M的物体，并且作用竖直向上的拉力F，试表述该物体所处的状态以及受力情况？
解析：对该问题的处理必须寻找恰当的临界态，进而根据临界点特殊状态对应的力学条件做出判断.在磁性墙壁的吸引作用下，很容易想到物体是否受到摩擦力的作用，进而根据摩擦力方向判断拉力与其重力以及摩擦力共同作用导致的运动状态变化.根据摩擦力产生的条件，必须明确研究对象所具备的运动趋势或者已经存在的运动现象，显然研究对象存在的可能状态可以分为：静止、向上运动、向下运动.后两种状态对摩擦力的判断较为明确，然而当处于静止时物体与墙壁间的摩擦力存在多种可能，亦即此时必须分类说明该“静止”状态所蕴含的临界状态有何种可能.至此，无疑体现了初中物理力学问题中临界状态判断的重要性.对于该“静止”状态我们从多种临界状态的角度理解：
（1）物体M恰好静止，具备向下的运动趋势;
（2）物体M恰好静止，不具备运动趋势;
（3）物体M恰好静止，具备向上的运动趋势.
虽然这几种情况下物体都处于静止状态，但是所体现出的摩擦力方向完全不同，显然，该临界状态的界定对于受力分析起到关键作用，可以将两种情况下所具备的运动趋势描述为“要动却不动，不动就要动”的临界状态.当确定物体M所具备的临界状态后，可进一步具体确定摩擦力f的方向以及与拉力F、重力G等三种力的作用下处于平衡态，进行力学平衡方程的表述.如果具备向上的运动趋势，则拉力F=f+G，此时f为静摩擦力同理可以判断其他情况.该过程如果中对静止状态不分类讨论，很难对摩擦力做出全面的讨论.当物体运动时可以根据匀速直线运动所具备的平衡力条件得到类似于静止临界态的平衡方程，唯独f此时表现为滑动摩擦力，进而对题目做出透彻的分析.
三、采用临界状态分析法提升力学课堂的针对性
初中力学内容的核心在于体现受力状况与物体所处状态之间的紧密关系，如果在课堂教学中将临界状态分析作为判断物体状态的切入点，能够有效简化力学分析过程，增强学生对力学知识的探究激情，尤其对于基础相对薄弱的学生来说，寻求简洁、高效的解题思路是课堂教师的首要任务.临界状态分析法从宏观角度引导学生直接切入主题，无疑提升了课堂教学的针对性，有助于增强初中学生学习的信心.此外，临界状态分析法为后续高中阶段的力学分析奠定了思维基础，因为初中阶段力学内容作为力学入门的基础知识，如果从思维构成的源头以较高的起点培养学生分析力学过程的能力，无疑能够提升学生物理思维模式的科学性，更重要的是通过力学部分的分析思路可以拓展到其他章节，起到事半功倍的效用.
四、结语
初中物理力学的核心在于如何准确判断物体受力，以及根据力学原理与其所处的状态发生关系.“临界状态”是研究对象在连续状态变化过程中的特殊情形，对该特殊临界状态的准确判断能够简化解题思路，提升力学课堂的针对性.此外，在力学问题处理中，以临界状态分析法为主线，能够拓宽学生的分析视野，进而对题目做出更加全面的分析.
作者单位：江苏海门市悦来初级中学