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【關(guān)鍵詞】高中;動(dòng)力學(xué);解題方法
動(dòng)力學(xué)是理論力學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科,其研究對(duì)象是運(yùn)動(dòng)速度遠(yuǎn)小于光速的宏觀物體,是物理學(xué)和天文學(xué)的基礎(chǔ),也是許多工程學(xué)科的基礎(chǔ)。高中動(dòng)力學(xué)主要研究作用于物體的力與物體運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。其中包括牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量定理與動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理與機(jī)械能守恒定律,以及能量轉(zhuǎn)化和守恒定律等內(nèi)容。更仔細(xì)地說(shuō),動(dòng)力學(xué)研究的是由于力的作用,物理系統(tǒng)隨著時(shí)間的演進(jìn)而發(fā)生怎樣的改變。動(dòng)力學(xué)基本問(wèn)題可以分為三種情況:
1.已知物體的運(yùn)動(dòng)情況,求物體受到的作用力。
2.已知物體受其它物體的作用,求該物體運(yùn)動(dòng)的一些要素(a、s、v、t)。
3.已知物體運(yùn)動(dòng)的某些要素和所受的部分力,求其余力和其余的運(yùn)動(dòng)要素。這是第一種情況和第二種情況的綜合。
一、解題思路
對(duì)于一個(gè)物理系統(tǒng),一般情況下,只要知道其作用力的性質(zhì),引用牛頓運(yùn)動(dòng)定律,就可以研究這作用力對(duì)于這物理系統(tǒng)的影響。在這類問(wèn)題中,加速度是連接物體運(yùn)動(dòng)和受力的橋梁,根據(jù)受力情況,用牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律可以求出加速度,然后利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出運(yùn)動(dòng)的各種參數(shù)(s、v、t)。反過(guò)來(lái)也可以由運(yùn)動(dòng)學(xué)出發(fā)求出加速度,然后再求合外力。
但在變力、曲線運(yùn)動(dòng)和極限問(wèn)題上應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律往往分析、解題過(guò)程會(huì)相當(dāng)復(fù)雜,對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的要求較高。由于動(dòng)量、能量都是狀態(tài)量而與運(yùn)動(dòng)的細(xì)節(jié)過(guò)程無(wú)關(guān),所以采用動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)解決此類問(wèn)題會(huì)比較便捷。這時(shí)計(jì)算較為簡(jiǎn)單,但初末狀態(tài)的分析、成立條件的判斷比較復(fù)雜,也十分重要。圖⑴動(dòng)力學(xué)解題思路
總之,動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解題思路從兩方面出發(fā):1.從牛頓運(yùn)動(dòng)定律出發(fā);2.從能量與動(dòng)量出發(fā)。如果研究獨(dú)立的物體:涉及力和時(shí)間的問(wèn)題優(yōu)先選用動(dòng)量定理;涉及力和位移的問(wèn)題優(yōu)先選用動(dòng)能定理,最后考慮牛頓運(yùn)動(dòng)定律。如果研究系統(tǒng)(或是系統(tǒng)中的某一個(gè)物體):優(yōu)先考慮用動(dòng)量、能量守恒解答,再考慮牛頓運(yùn)動(dòng)定律。變力、無(wú)規(guī)則路徑的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題只能利用動(dòng)量、能量的觀點(diǎn)來(lái)解決。
二、解題基本步驟
第一步,分析題意,弄清楚已知力有哪些(包括大小、方向),物體已知的運(yùn)動(dòng)情況,找出未知力、弄清楚未知的運(yùn)動(dòng)情況。
第二步,選取研究對(duì)象,畫出隔離體圖,把研究對(duì)象看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn),分析質(zhì)點(diǎn)的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況。
⑴對(duì)物體受力分析的一般思路:1.明確研究對(duì)象。研究對(duì)象可以是質(zhì)點(diǎn)、結(jié)點(diǎn)、物體、物體系統(tǒng);2.按順序分析物體受力。一般順序先重力、彈力、摩擦力,再分析電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力等;3.正確畫出受力圖。不同對(duì)象受力圖用隔離法分別畫出。對(duì)于質(zhì)點(diǎn)和不考慮力對(duì)物體的形變、轉(zhuǎn)動(dòng)效果時(shí),可將力平移至物體重心上,各力均從重心畫起。4.檢驗(yàn)受力圖,防止多畫或少畫。需要注意:1.只分析研究對(duì)象所受的力,不分析研究對(duì)象對(duì)其它物體所施的力;2.每分析一個(gè)力都應(yīng)該找出施力物體;3.合力和分力不能同時(shí)作為物體所受的力。
第三步,選取合適的坐標(biāo)系,畫出運(yùn)動(dòng)方向,按照各個(gè)方向上的分量列出方程式。如果物體做直線運(yùn)動(dòng),一般選取沿運(yùn)動(dòng)方向和垂直于運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)方向進(jìn)行分解。當(dāng)研究對(duì)象所受的外力不在一條直線上時(shí):如果物體只受兩個(gè)力,可以用平行四邊形定則求其合力;如果物體受力較多,一般按照正交分解把它們分解到兩個(gè)相互垂直的方向上去分別求合力。
第四步,對(duì)物理系統(tǒng)的初末狀態(tài)、物理過(guò)程進(jìn)行分析,判斷其是否滿足動(dòng)量守恒、機(jī)械能守恒,以及能量轉(zhuǎn)化和守恒定律成立條件的。若滿足,列出能量和動(dòng)量守恒的方程式。
第五步,解方程(包括運(yùn)動(dòng)方程、動(dòng)量方程、能量方程),用題設(shè)的初始條件中的已知量,代入方程求解所求的未知量。
三、解題方法舉例
例:將金屬塊m用壓縮的輕彈簧卡在一個(gè)矩形的箱中,在箱的上頂板和下底板裝有壓力傳感器,箱可以沿豎直軌道運(yùn)動(dòng)。當(dāng)箱以的加速度豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí),上頂板的傳感器顯示的壓力為6.0 N,下底板的傳感器顯示的壓力為10.0 N。
這是一道簡(jiǎn)單的牛頓運(yùn)動(dòng)定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合的例題,不難發(fā)現(xiàn)加速度是連接運(yùn)動(dòng)學(xué)方程與物體受力的關(guān)鍵。在其他較為復(fù)雜的問(wèn)題中,常用正交分解法、整體法與隔離體法、臨界條件分析法等等,不論哪一種情況,只要搞清物理情景,靈活應(yīng)運(yùn)各種解題方法,便能有效地解決問(wèn)題。
參考文獻(xiàn):
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一、在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用
圖1例1如圖1所示,質(zhì)量相同的木塊A、B,用輕彈簧連接,置于光滑的水平面上,開(kāi)始時(shí)彈簧處于自然狀態(tài).今用水平恒力F推木塊A,則彈簧在第一次被壓縮到最短的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的為( ).
A.A、B速度相同時(shí),加速度aA=aB
B.A 、B速度相同時(shí),加速度aA>aB
C.A、B加速度相同時(shí),速度vA>vB
D.A、B加速度相同時(shí),速度vA
解析假設(shè)物體的質(zhì)量為m,彈簧的勁度系數(shù)為k,彈簧的壓縮量為x,則在壓縮過(guò)程中,由牛頓第二定律得:A物體的加速度aA=F-kxm,B物體的加速度aB=kxm,由此可得:隨著彈簧壓縮量的增加,A物體的加速度變小,B物體的加速度變大,且它們均做變加速直線運(yùn)動(dòng),這樣,我們就難以用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式進(jìn)行定量計(jì)圖2算,但我們可根據(jù)A、B運(yùn)動(dòng)的規(guī)律做出它們的速度圖象,如圖2所示,這樣,我們就可以進(jìn)行定量的分析了,在t1時(shí)刻,兩圖線的斜率相同,即兩物體的加速度相同,但速度卻不同,即vA>vB,故選項(xiàng)C對(duì)選項(xiàng)D錯(cuò);在t2時(shí)刻,兩物體的速度相同,但兩圖線的斜率不相同,即aA
例2如圖3所示,質(zhì)量為2 m的長(zhǎng)木板圖3靜止放在光滑的水平面上,一質(zhì)量為m的小鉛塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平初速v0由木板左端恰好滑至木板的右端與木板相對(duì)靜止,小鉛塊在運(yùn)動(dòng)中所受到摩擦力始終不變,現(xiàn)將木板分成長(zhǎng)度和質(zhì)量均相等的兩段后緊挨著仍放在該水平面上,讓小鉛塊仍以相同的初速度v0由左端開(kāi)始滑動(dòng),則小鉛塊將().
A.滑到右端與木板保持相對(duì)靜止
B.在滑到右端前就與木板保持相對(duì)靜止
C.滑過(guò)右端后飛離木板
D.上述答案均有可能
解析本題如果用運(yùn)動(dòng)學(xué)和牛頓第二定律的知識(shí)去求解,運(yùn)算過(guò)程十分繁瑣,在此不再贅述;但如果利圖4用速度圖象的方法來(lái)處理,則變得非常簡(jiǎn)單.即我們可分別做出小鉛塊和木板的速度圖象,如圖4所示,利用木板在分開(kāi)前后加速度的不同和圖象的物理意義進(jìn)行分析.
木板在分開(kāi)前:小鉛塊和木板的速度圖象分別對(duì)應(yīng)圖線的AB、OB;三角形ABO的面積為兩者的相對(duì)距離,即木板的長(zhǎng)度L;
木板在分開(kāi)后:木板的速度在開(kāi)始時(shí)為OC,當(dāng)小鉛塊進(jìn)入另一半木板時(shí),木板的加速度變大,其圖線為CD,小鉛塊的加速度不變,其圖線變?yōu)锳D,則它們的相對(duì)距離,即四邊行AOCD的面積小于三角形ABO的面積,由此可得:把木板分成兩段后,小鉛塊和木板的相對(duì)距離變小,即鉛塊未滑到右端就相對(duì)木板靜止,正確答案為B.
二、在運(yùn)動(dòng)學(xué)中的應(yīng)用
例3某物體做變速直線運(yùn)動(dòng),其加速度方向不變,大小逐漸減小到零,該物體的運(yùn)動(dòng)情況不可能是().
A.速度不斷增大,最后達(dá)到最大,并以此速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)
B.速度不斷減小,最后達(dá)到最小,并以此速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)
C.速度不斷減小,又不斷增大,最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)
D.速度不斷增大,又不斷減小,最后做勻速直線運(yùn)動(dòng)
解析我們對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)情況做出v-t圖象,如圖5所示,根據(jù)題意和圖象的物理意義,由圖a知A項(xiàng)是可能的;由圖b知,B項(xiàng)是可能的;由圖c知,C項(xiàng)是可能的;故D項(xiàng)是不可能的.
圖5例4一水平的淺色長(zhǎng)傳送帶上放置一煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),煤塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.初始時(shí),傳送帶與煤塊都是靜止的.現(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a0開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)其速度達(dá)到v0后,便以此速度做勻速運(yùn)動(dòng).經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后,煤塊相對(duì)于傳送帶不再滑動(dòng),求此黑色痕跡的長(zhǎng)度.
本題若用常規(guī)解法,比較復(fù)雜,即:根據(jù)“傳送帶上有黑色痕跡”可知,煤塊與傳送帶之間發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng),煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度a0,對(duì)煤塊:由牛頓第二定律,可得a=μg, 設(shè)經(jīng)歷時(shí)間t,傳送帶由靜止開(kāi)始加速到速度等于v0,則:
v0=a0t①
煤塊達(dá)到的速度v0的時(shí)間為t1,v0=(μg)t1②由于傳送帶的加速度大于煤的加速度,故傳送帶最先達(dá)到v0,然后便勻速運(yùn)動(dòng),傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t′=t1-t③
則:x=[v202a0+v0t′]-v202μg④
由①②③④解得:x=v20(a-μg)2a0μg,即此黑色痕跡的長(zhǎng)度為v20(a-μg)2a0μg ;
圖6若用v-t圖象法,就簡(jiǎn)單了,即:由題意得:傳送帶加速時(shí)間t1=v0a0,煤塊加速時(shí)間t2=v02μg,由題意做出v-t圖象,如圖6所示,黑色痕跡的長(zhǎng)度即為陰影的面積,x=12v0(t2-t1)=v20(a-μg)2a0μg .
1.已知物體的受力情況,確定物體的運(yùn)動(dòng)情況
處理方法:已知物體的受力情況,可以求出物體的合外力,根據(jù)牛頓第二定律可以求出物體的加速度,再利用物體的初始條件(初位置和初速度),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式就可以求出物體的位移和速度,也就是確定了物體的運(yùn)動(dòng)情況.
2.已知物體的運(yùn)動(dòng)情況,確定物體的受力情況
處理方法:已知物體的運(yùn)動(dòng)情況,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度,再根據(jù)牛頓第二定律就可以確定物體所受的合外力,由此推斷物體受力情況.
3.兩類問(wèn)題涉及知識(shí)較多(如物體受力分析、牛頓第二定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)方程),綜合考查學(xué)生對(duì)力學(xué)知識(shí)的掌握及應(yīng)用能力,有時(shí)會(huì)考查多階段、多過(guò)程問(wèn)題,求解時(shí)注意分析每一個(gè)階段或過(guò)程所用到的動(dòng)力學(xué)知識(shí),分清已知量和待求量.兩類問(wèn)題并沒(méi)有絕對(duì)地獨(dú)立,有時(shí)在題目中相互交叉.研究運(yùn)動(dòng)的加速度是解題的橋梁和紐帶,是順利求解的關(guān)鍵.
熱點(diǎn)二連接體問(wèn)題
1.整體法與隔離法:在連接體問(wèn)題中,如果不要求知道各個(gè)運(yùn)動(dòng)物體之間的相互作用力,并且各個(gè)物體具有大小和方向都相同的加速度,就可以把它們看成一個(gè)整體(當(dāng)成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)),只分析整體所受的外力,應(yīng)用牛頓第二定律列方程即可;如果需要知道物體之間的相互作用力,就需要把某一個(gè)物體從系統(tǒng)中隔離出來(lái),分析這個(gè)物體受到的所有力,應(yīng)用牛頓第二定律列出方程.在處理具體問(wèn)題時(shí),一般先整體再隔離.
2.合成法:物體在兩個(gè)力作用下加速運(yùn)動(dòng)時(shí),可利用平行四邊形定則確定兩個(gè)力與合力的關(guān)系.注意合力的方向與加速度的方向相同.
3.正交分解法:物體在三個(gè)或三個(gè)以上的力作用下加速運(yùn)動(dòng)時(shí),常用正交分解法處理.一般分解力(也可分解加速度),分解的正交方向應(yīng)盡量減少要分解的力的個(gè)數(shù).
4.臨界條件法(極限法):物理過(guò)程中某個(gè)物理量發(fā)生變化,當(dāng)變化到一定程度時(shí),物體的狀態(tài)會(huì)發(fā)生突變.如果把變化條件找到,就可利用其討論有關(guān)問(wèn)題.
例2(2011年高考江蘇卷)如圖2所示,傾角為α的等腰三角形斜面固定在水平面上,一足夠長(zhǎng)的輕質(zhì)綢帶跨過(guò)斜面的頂端鋪放在斜面的兩側(cè),綢帶與斜面間無(wú)摩擦.現(xiàn)將質(zhì)量分別為M、m(M>m)的小物塊同時(shí)輕放在斜面兩側(cè)的綢帶上,兩物塊與綢帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等,且最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等.在α角取不同值的情況下,下列說(shuō)法正確的有()
(A) 兩物塊所受摩擦力的大小總是相等
(B) 兩物塊不可能同時(shí)相對(duì)綢帶靜止
(C) M不可能相對(duì)綢帶發(fā)生滑動(dòng)
(D) m不可能相對(duì)斜面向上滑動(dòng)
點(diǎn)評(píng):解答本題的關(guān)鍵是明確滑塊與絲綢之間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等,滑塊不可能相對(duì)絲綢滑動(dòng).因絲綢與斜面之間無(wú)摩擦,輕質(zhì)絲綢相當(dāng)于跨過(guò)斜面頂端的光滑滑輪,絲綢上的張力與M、m受到的靜摩擦力相等.
熱點(diǎn)三涉及傳送帶的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題
題目 一水平的淺色長(zhǎng)傳送帶上放置一煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),煤塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。初始時(shí),傳送帶與煤塊都是靜止的?,F(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a0開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)其速度達(dá)到v0后,便以此速度做勻速運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后,煤塊相對(duì)于傳送帶不再滑動(dòng)。求此黑色痕跡的長(zhǎng)度。
分析 首先要認(rèn)識(shí)到本題物理過(guò)程主要有,傳送帶在外力(電機(jī))作用下先加速后勻速,煤塊在滑動(dòng)摩擦力作用下一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng)直至相對(duì)傳送帶靜止。其次要理解“留下的痕跡”物理意義是什么。傳送帶在電動(dòng)機(jī)作用下先以a0做勻加速運(yùn)動(dòng),設(shè)經(jīng)過(guò)t1對(duì)地位移s′速度達(dá)到v0,以后一直做勻速直線運(yùn)動(dòng)。煤塊和傳送帶發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng),滑動(dòng)摩擦力對(duì)煤塊做正功,使煤塊以a=μg一直做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間t2,對(duì)地位移s2,速度達(dá)到v0,此時(shí)傳送帶對(duì)地位移為s1,共速后相對(duì)運(yùn)動(dòng)消失。兩者對(duì)地位移差l=s1-s2,即相對(duì)運(yùn)動(dòng)位移就是煤塊留下的痕跡。從不同角度切入有多種解法。
解法1:常規(guī)解法
該方法就是典型的牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)結(jié)合的方法。
解:煤塊在傳送帶的摩擦力作用下加速至v0,對(duì)地位移為s2,加速度為а
由牛頓定律有μmg=ma ,a=μg
傳送帶加速至v0,時(shí)間為t1,煤塊速度為v′。
對(duì)傳送帶有和煤塊分別有
解法2:平均速度法
平均速度是一種等效速度,線性變化可對(duì)初末速度求算術(shù)平均值。用平均速度求位移較之用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求位移要簡(jiǎn)單。實(shí)際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生用得較少,表明學(xué)生思路單一不開(kāi)闊,思維受約束較重。本題用牛頓定律求出加速度后,用平均速度求位移會(huì)比較簡(jiǎn)單。
解:據(jù)牛頓第二定律μmg=ma
煤塊受滑動(dòng)摩擦力作用產(chǎn)生加速度 a=μg
傳送帶和煤塊加速到速度為v0時(shí)間分別為t1、t2,位移分別是s1、s2。
解法3:圖像法
將無(wú)形的抽象思維,轉(zhuǎn)化為有形的形象思維將大大降低解題難度。這是重要的思維方式,在中學(xué)物理中應(yīng)給予重視。本題做出速度圖像,將求相對(duì)運(yùn)動(dòng)的位移直接轉(zhuǎn)化為求圖形面積的問(wèn)題直觀簡(jiǎn)便。
解:做出傳送帶和煤塊的速度圖像,曲線OAB為傳送帶速度圖像,曲線OB是煤塊的速度圖像。直線OA的斜率是傳送帶的加速度a0,直線OB的斜率是煤塊加速度a=μg。 t1、t2分別為傳送帶和煤塊加速到v0所用的時(shí)間。圖像中梯形OABt2面積為傳送帶對(duì)地位移,三角形OBt2面積為煤塊對(duì)地位移,兩圖形面積之差即三角形OAB面積就是煤塊留下的痕跡。
解法4:功能原理動(dòng)力學(xué)法
應(yīng)用功能原理是處理力學(xué)問(wèn)題的常見(jiàn)方法,在傳送帶和滑板滑塊問(wèn)題中亦如此。傳送帶問(wèn)題和滑板滑塊問(wèn)題具有很多相似之處,可以互為物理模型,傳送帶可將其視為滑板,則傳送帶上的物塊就是滑板上的滑塊。本題只需做一些簡(jiǎn)單變化也可從能量知識(shí)角度求解。
解:由于傳送帶有電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力(能量),系統(tǒng)動(dòng)量不守恒(這也是區(qū)別于一般滑板滑塊孤立系統(tǒng)不受外力作用的情景),且傳送帶質(zhì)量未知,這給用功能原理解題帶來(lái)困難。但若設(shè)傳送帶質(zhì)量為M,加速時(shí)電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力為F1,勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力為F2,傳送帶對(duì)地總位移s1。由牛頓定律
加速時(shí)對(duì)傳送帶有F1-μmg=Ma0,此時(shí)對(duì)地位移s'1。
勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),F(xiàn)2=μmg,對(duì)地位移s1-s'1。
對(duì)傳送帶和煤塊這一系統(tǒng)由功能原理
結(jié)合前面計(jì)算s1=2a0-μg2μga0v20
留下的痕跡
解法5:相對(duì)運(yùn)動(dòng)法
合理選擇參照物往往可簡(jiǎn)化解題過(guò)程。本題若以傳送帶為參照物,煤塊的運(yùn)動(dòng)情形為,煤塊先作初速度為零,加速度為a1=a0-μg的勻加速直線運(yùn)動(dòng),后做加速度為a2=μg的勻減速運(yùn)動(dòng)直至速度為零(與傳送帶共速相對(duì)靜止)。速度圖像所示。煤塊留下的痕跡即相對(duì)位移就是圖像三角形的面積。由圖像有
解法6:非慣性系動(dòng)力學(xué)法
關(guān)鍵詞:高中物理 課堂教學(xué) 方法
一、加強(qiáng)直觀性教學(xué)、提高物理學(xué)習(xí)興趣
高中物理在研究復(fù)雜的物理現(xiàn)象時(shí),為了使問(wèn)題簡(jiǎn)單化,經(jīng)常只考慮其主要因素,而忽略次要因素,建立物理現(xiàn)象的模型,使物理概念抽象化。初中學(xué)生進(jìn)入高中學(xué)習(xí),往往感到模型抽象,不可以想象。針對(duì)這種情況,在教學(xué)方法上要從大多數(shù)學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā),應(yīng)盡量采用直觀演示,多注意啟發(fā)誘導(dǎo),讓學(xué)生多動(dòng)手、多觀察、多思考、多活動(dòng),多做一些實(shí)驗(yàn),多舉一些實(shí)例,使學(xué)生能夠通過(guò)具體的物理現(xiàn)象來(lái)建立物理概念,掌握物理概念,設(shè)法使他們嘗到“成功的喜悅”。
例如,在介紹彈力時(shí),我們不要給彈力下定義,主要通過(guò)實(shí)例說(shuō)明什么叫彈力,并說(shuō)明彈力的產(chǎn)生條件:物體直接接觸且發(fā)生彈性形變。彈簧和彎曲竹竿的彈力學(xué)生好懂,也容易演示,演示效果也很好。但物體對(duì)一些物體表面的壓力也是彈力學(xué)生就難相信,因?yàn)閷W(xué)生看不見(jiàn)不易形變的物體(如桌面)的形變,做好微小形變的演示顯得很重要。教師可以自創(chuàng)一些實(shí)驗(yàn),如:用學(xué)生喜歡的玩具激光筆,(其亮度高,不易發(fā)散)照射某一些家庭不銹鋼餐具(反光性能比較好),并將其反射光點(diǎn)照在白墻上,讓一個(gè)學(xué)生壓這個(gè)餐具,就發(fā)現(xiàn)光亮位置的改變,引導(dǎo)說(shuō)明,讓學(xué)生確信微小形變的存在。課本教材上手壓燒瓶使液柱上升的實(shí)驗(yàn)容易讓學(xué)生認(rèn)為手溫高于室溫,而使液體熱膨脹的結(jié)果從而?不承認(rèn)瓶子的形變。然而,教師卻可依照此法布置學(xué)生動(dòng)手做類似實(shí)驗(yàn),例如,換用某些營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)品的小玻璃瓶代替燒瓶,用吸管代替玻璃管,用老虎鉗夾替代手壓瓶,這樣便可取得同樣的效果。
直觀教學(xué)除了一些生活實(shí)例,實(shí)驗(yàn)外,還要注意充分運(yùn)用各種教學(xué)手段。如:掛圖、模型、幻燈、錄像等。有條件的學(xué)校可以運(yùn)用現(xiàn)代的多媒體教學(xué)手段,運(yùn)用得當(dāng),能夠取到非常好的教學(xué)效果。多媒體教學(xué)需要的課件可以從自己制作,學(xué)校也有現(xiàn)成的光盤,還可以從網(wǎng)上下載等多方面的途徑獲得。通過(guò)具體的物理現(xiàn)象來(lái)建立物理概念,掌握物理概念,使物理課上得生動(dòng)活潑。降低了初中與高中銜接中出現(xiàn)臺(tái)階問(wèn)題。
二、改進(jìn)課堂教學(xué),提高學(xué)生思維能力水平
我們的教學(xué)不只是向?qū)W生傳授知識(shí),還要使學(xué)生了解科學(xué)的研究方法,培養(yǎng)學(xué)生的思維能力。這是高、初中物理銜接的教學(xué)中最重要的,也是教學(xué)中比較困難的。亞里斯多德說(shuō)過(guò):“思維開(kāi)始于疑問(wèn)與驚奇,問(wèn)題啟動(dòng)于思維”。改進(jìn)課堂教學(xué),每一節(jié)課都設(shè)法創(chuàng)造思維情境,組織學(xué)生的思維活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生的物理抽象能力、概括能力、判斷能力和綜合分析能力。在物理概念和規(guī)律教學(xué)中,按照物理學(xué)中概念和規(guī)律建立的思維過(guò)程,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用分析、比較、抽象、概括、類比、等效等思維方法,對(duì)感性材料進(jìn)行思維加工,抓住主要因素和本質(zhì)聯(lián)系,忽略次要因素和非本質(zhì)聯(lián)系,抽象概括出事物的物理本質(zhì)屬性和基本規(guī)律,建立科學(xué)的物理概念和物理規(guī)律,著重培養(yǎng)、提高學(xué)生抽象概括、實(shí)驗(yàn)歸納、理論分析等思維能力水平。
例如,我們?cè)谥v述一個(gè)物理學(xué)中非常重要的物理模型--質(zhì)點(diǎn)時(shí),有意識(shí)地向?qū)W生介紹一種科學(xué)抽象的方法。我們抓住問(wèn)題中物體的主要特征,簡(jiǎn)化對(duì)物體的研究,把物體看成一個(gè)點(diǎn)。這是實(shí)際物體的一種理想化模型,是實(shí)際物體的一種近似。我們研究問(wèn)題的方法是先做一些簡(jiǎn)化,從簡(jiǎn)單的基本的問(wèn)題入手。為了活躍學(xué)生思想,我們?cè)谥赋鲞\(yùn)動(dòng)學(xué)是研究物置隨時(shí)間變化的規(guī)律后,可舉一些實(shí)例讓學(xué)生思考、議論:投擲手榴彈怎樣測(cè)量投擲距離;把教室的椅子從第六排移到第一排怎樣測(cè)量距離;汽車從學(xué)校行駛到體育場(chǎng)怎樣測(cè)量汽車走的距離等。在學(xué)生議論過(guò)程中,引導(dǎo)學(xué)生想到我們?cè)谔幚磉@些問(wèn)題時(shí),常常不考慮各部分運(yùn)動(dòng)的差異,把物體簡(jiǎn)化成一個(gè)沒(méi)有大小、形狀的點(diǎn)。我們要明確指出,這就是研究問(wèn)題的一種科學(xué)抽象的方法。雖然質(zhì)點(diǎn)只是把物體看成一個(gè)點(diǎn),但我們一開(kāi)始就應(yīng)該提出質(zhì)點(diǎn)概念的準(zhǔn)確內(nèi)容是:沒(méi)有形狀、大小而具有質(zhì)量的一個(gè)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)具有物體的全部質(zhì)量。對(duì)于會(huì)什么樣的物體才可以看成質(zhì)點(diǎn)問(wèn)題,有的學(xué)生會(huì)產(chǎn)生誤解。對(duì)于已經(jīng)具有初中物理知識(shí)的他們會(huì)認(rèn)為:小物體(如小球、電子)一定能看成質(zhì)點(diǎn),大物體(如地球、太陽(yáng))就不能看成質(zhì)點(diǎn)。我們要說(shuō)明,關(guān)鍵在于對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行具體分析。如果在我們研究的問(wèn)題中,物體的形狀、大小、各部分運(yùn)動(dòng)的差異是不起作用的或是次要的因素,就可以把物體看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。
學(xué)生在教師的引導(dǎo)下,用高中簡(jiǎn)單的方法就把初中覺(jué)得十分復(fù)雜的問(wèn)題解決了,心里肯定有喜悅和驚奇的感覺(jué),對(duì)這種教學(xué)方法、思維過(guò)程的印象也會(huì)十分深刻。學(xué)生有了這種能力,就能主動(dòng)地去獲取多方面的知識(shí),擴(kuò)大自己的眼界。
三、加強(qiáng)解題方法和技巧的指導(dǎo)
一、關(guān)于物理學(xué)思想
何謂物理學(xué)思想,物理學(xué)思想就是研究物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式、內(nèi)在規(guī)律和物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的客觀存在反映在人的意識(shí)中經(jīng)過(guò)思維活動(dòng)而產(chǎn)生的結(jié)果。這種思維活動(dòng)是人的一種精神活動(dòng),是從社會(huì)實(shí)踐中產(chǎn)生的。其內(nèi)涵包括了物理科學(xué)本身的發(fā)展建立、物理學(xué)家的探索精神和研究方法以及我們學(xué)習(xí)物理的思想過(guò)程。狹義地說(shuō),就是學(xué)習(xí)物理過(guò)程而形成的符合物理體系、物理規(guī)律和物理邏輯、物理方法的結(jié)果。學(xué)會(huì)用物理思想去分析、解決物理問(wèn)題。
我們認(rèn)識(shí)物理學(xué)思想就是要知道它的發(fā)展史,要尊重客觀事實(shí),遵循自然規(guī)律。物理學(xué)是不同于其他學(xué)科的一門自然科學(xué),就中學(xué)物理而言,它是以觀察和實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。物理學(xué)有它自己的特點(diǎn),通過(guò)了解物理學(xué)的發(fā)展歷史不難知道,所派生出的物理學(xué)體系無(wú)不來(lái)源于自然,來(lái)于實(shí)踐。它是自然界客觀存在的東西,又與生產(chǎn)、生活息息相關(guān),與社會(huì)發(fā)展密切聯(lián)系。由此所起的作用是顯而易見(jiàn)了?!拔锢怼奔词挛锏膬?nèi)在規(guī)律。它的運(yùn)動(dòng)形式、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等物理變化、發(fā)展必定服從某種特定的規(guī)律。我們只有認(rèn)識(shí)和掌握了物理規(guī)律,才能更好地認(rèn)識(shí)自然,改造自然,創(chuàng)造美好社會(huì)為人類服務(wù)。
其次,認(rèn)識(shí)物理學(xué)思想,是學(xué)習(xí)物理學(xué)家對(duì)物理科學(xué)的熱愛(ài)和努力追求科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度;學(xué)習(xí)他們不怕失敗敢于勝利的精神;學(xué)習(xí)他們不畏艱辛勇于拼搏的工作作風(fēng);學(xué)習(xí)他們善于假設(shè)、實(shí)驗(yàn)、發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)新的辨證思想;學(xué)習(xí)他們對(duì)物理的認(rèn)識(shí)有著獨(dú)創(chuàng)見(jiàn)解、并能自成體系的勇氣和膽略;學(xué)習(xí)他們研究物理在表象、概念的基礎(chǔ)上能進(jìn)行抽象、模擬、分析、綜合、判斷、推理、總結(jié)等認(rèn)識(shí)活動(dòng)過(guò)程的思維方法。例如,牛頓運(yùn)動(dòng)三定律中的第一、二定律就是在伽利略的工作基礎(chǔ)上由牛頓總結(jié)出來(lái)的。
認(rèn)識(shí)物理學(xué)思想是學(xué)好物理的前提,因此,我們?cè)趯W(xué)習(xí)物理過(guò)程中,始終要領(lǐng)會(huì)物理學(xué)思想,并能逐步轉(zhuǎn)化為自己的思想。掌握科學(xué)方法,提高解決物理問(wèn)題的能力是極其重要的。我們?cè)诹私馕锢韺W(xué)發(fā)展史的同時(shí),不僅要學(xué)習(xí)物理學(xué)家的精神,而且要學(xué)習(xí)他們研究物理的方法。努力汲取物理學(xué)家的精華,推進(jìn)物理教學(xué)的改革?!案摹奔葱拚e(cuò)誤,“革”即去除舊的東西,積極探索,勇于創(chuàng)新。掌握物理思想和研究方法,對(duì)學(xué)習(xí)好物理具有重大的意義。
高中物理教學(xué)中的物理思想主要有:
1.觀察、實(shí)驗(yàn)探究思想
2.?dāng)?shù)據(jù)圖象處理思想
3.概念規(guī)律形成思想
4.科學(xué)設(shè)想、建立物理模型思想
5.?dāng)?shù)理思想
6.科學(xué)思維、科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法思想
7.“時(shí)空”和“守恒”思想
8.變量控制思想
9.求微、求真思想
10.創(chuàng)新思想
但基本思想是怎樣研究物理和怎樣應(yīng)用物理兩條。
二、關(guān)于物理學(xué)方法
所謂物理學(xué)方法,簡(jiǎn)單的說(shuō)就是研究或?qū)W習(xí)和應(yīng)用物理的方法。方法是研究問(wèn)題的一種門路和程序,是方式和辦法的綜合。首先,學(xué)好物理要識(shí)記、理解物理概念、規(guī)律及條件,要解決描述物理問(wèn)題,就要會(huì)對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行唯象的研究,然后進(jìn)一步研究它的原因、規(guī)律,再尋求解決的方法。在中學(xué)物理課中我們只要注意到參考系、速度、質(zhì)量、力、動(dòng)量、能量、功等概念和牛頓運(yùn)動(dòng)定律、萬(wàn)有引力定律、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理、動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律等規(guī)律,以及時(shí)空觀、物理模型、數(shù)學(xué)工具(矢量、圖象、變化率)等在熱學(xué)、電學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)中的應(yīng)用和分析、解決的方法,就會(huì)對(duì)此有所體會(huì)。研究物理的規(guī)律,也要從歷史上看,學(xué)會(huì)從描述物理過(guò)程開(kāi)始,判斷什么物理問(wèn)題說(shuō)明用什么物理概念、物理量去描述物體的狀態(tài),用什么方程可以描繪物體的運(yùn)動(dòng)狀況,變化關(guān)系,從而可以解決控制物理的問(wèn)題。如:質(zhì)點(diǎn)的位置、速度、加速度及其時(shí)間是描述運(yùn)動(dòng)學(xué)的物理量,勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式,拋體運(yùn)動(dòng)公式,勻速圓周運(yùn)動(dòng)公式等,都是我們?cè)谘芯窟\(yùn)動(dòng)學(xué)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題時(shí)常常要用到的。從動(dòng)力學(xué)角度看運(yùn)動(dòng)學(xué)概念、規(guī)律能加深理解,能知道它的本質(zhì)。如:加速度是力產(chǎn)生的,它建立了運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的聯(lián)系;拋體運(yùn)動(dòng)是質(zhì)點(diǎn)在恒力作用下的加速度恒定的曲線運(yùn)動(dòng);簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是質(zhì)點(diǎn)在線性回復(fù)力作用下的運(yùn)動(dòng)等.又如:從動(dòng)力學(xué)角度能判定運(yùn)動(dòng)獨(dú)立性原理不存在,分運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性是有條件的。可見(jiàn),明確題設(shè)的物理情境,理解物理過(guò)程是解決物理問(wèn)題的關(guān)鍵。教學(xué)過(guò)程必須始終貫穿物理思想和物理方法,這是授之漁和受之漁的根本。
三、方法論剖析
方法是溝通思想、知識(shí)和能力的橋梁,物理方法是物理思想的具體表現(xiàn)。研究物理的方法很多,如有觀察法、實(shí)驗(yàn)法、假設(shè)法、極限法、類比法、比較法、分析法、綜合法、變量控制法、圖表法、歸納法、總結(jié)法、發(fā)散思維法、抽象思維法、逆向思維法、模擬想象法、知識(shí)遷移法、數(shù)學(xué)演變法等。運(yùn)用方法的過(guò)程也是思維的過(guò)程,思維主要包括抽象思維和形象思維。下面談?wù)劯咧形锢斫虒W(xué)中常見(jiàn)的一些思維方法及其運(yùn)用:
實(shí)驗(yàn)法:實(shí)驗(yàn)法是利用相關(guān)的儀器儀表和設(shè)計(jì)的裝置通過(guò)對(duì)現(xiàn)象的觀測(cè),數(shù)據(jù)的采集、處理、分析后得出正確結(jié)論的一種方法。它是研究、探討、驗(yàn)證物理規(guī)律的根本方法,也是科學(xué)家研究物理的主要途徑。正因如此,物理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué),也是區(qū)別于其它學(xué)科的特點(diǎn)所在。當(dāng)然,其中也包括了觀察法,觀察實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意重復(fù)試驗(yàn),去偽存真、去表抓本,去粗存精,數(shù)據(jù)觀測(cè)正確,理論與實(shí)驗(yàn)的誤差,理想與實(shí)際的差異,發(fā)現(xiàn)規(guī)律。
假設(shè)法:假設(shè)法是解決物理問(wèn)題的一種重要方法。用假設(shè)法解題,一般是依題意從某一假設(shè)入手,然后運(yùn)用物理規(guī)律得出結(jié)果,再進(jìn)行適當(dāng)討論,從而找出正確答案。這種解題科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、合乎邏輯,而且可拓寬思路。在判斷一些似是而非的物理現(xiàn)象,一般常用假設(shè)法。科學(xué)家在研究物理問(wèn)題時(shí)也常采用假設(shè)法。我們同學(xué)在解題時(shí)往往不敢大膽假設(shè),不懂的怎樣去創(chuàng)設(shè)物理圖景和物理量,也就覺(jué)的無(wú)從下手了。還有一些題中的物理量較少,雖然結(jié)果只與其有關(guān),但在分析物理過(guò)程中又需要一些新的物理量介入時(shí),也要進(jìn)行相關(guān)量的假設(shè),最后可以再消去。
極限法:極限法是利用物理的某些臨界條件來(lái)處理物理問(wèn)題的一種方法,也叫臨界(或邊界)條件法。在一些物理的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化過(guò)程中,往往達(dá)到某個(gè)特定的狀態(tài)(臨界狀態(tài))時(shí),有關(guān)的物理量將要發(fā)生突變,此狀態(tài)叫臨界狀態(tài),這時(shí)卻有臨界值。如果題目中出現(xiàn)如“最大、最小、至少、恰好、滿足什么條件”等一類詞語(yǔ)時(shí),一般都有臨界狀態(tài),可以利用臨界條件值作為解題思路的起點(diǎn),設(shè)法求出臨界值,再作分析討論得出結(jié)果。此方法是一種很有用的思考途徑,關(guān)鍵在于抓住滿足的臨界條件,準(zhǔn)確地分析物理過(guò)程。
綜合法(也叫程序法):綜合法就是通過(guò)題設(shè)條件,按順序?qū)σ阎獥l件的物理各過(guò)程和各因素聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行綜合分析推出未知的思維方法。即從已知到未知的思維方法,是從整體到局部的一種思維過(guò)程。此法要求從讀題開(kāi)始,注意題中能劃分多少個(gè)不同的過(guò)程或不同狀態(tài),然后對(duì)各個(gè)過(guò)程、狀態(tài)的已知量進(jìn)行分析,追蹤尋求與未知量的關(guān)系,從而求得未知量。一般適用于存在多個(gè)物理過(guò)程的問(wèn)題。
分析法:分析法是綜合法的逆過(guò)程,它是從求未知到已知的推理思維方法。是從局部到整體的一種思維過(guò)程。其優(yōu)點(diǎn)在于把復(fù)雜的物理過(guò)程分解為簡(jiǎn)單的要素分別進(jìn)行分析,便于從中找出最主要的、最本質(zhì)的、起決定性的物理要素和規(guī)律。具體是從待求量的分析入手,從相關(guān)的物理概念或公式中去追求到已知量的一種方法。要求這個(gè)量,必須知道那些量,逐步尋求直至全部找出相聯(lián)系的物理過(guò)程和已知的關(guān)系,而后再?gòu)囊阎繉懙轿粗?。綜合法和分析法是最常用的解題思維方法。分析和綜合又是相互聯(lián)系的,沒(méi)有分析也就沒(méi)有綜合。綜合是以分析為基礎(chǔ),分析又是以綜合為指導(dǎo)。
模擬法:模擬法是將題設(shè)中文字描述的物理過(guò)程、狀態(tài)通過(guò)實(shí)物模型或圖示模型形象地描繪出來(lái)以幫助思維分析的一種方法。它能直觀的反映出物理過(guò)程,也有助于理解、分析、記憶物理過(guò)程。是一種化復(fù)雜為簡(jiǎn)單、化模糊為清晰的有效方法。尤其對(duì)一些空間問(wèn)題、抽象情景,如運(yùn)動(dòng)的追蹤、電磁場(chǎng)等問(wèn)題的分析就顯而易見(jiàn)了。注意的是在設(shè)置模型時(shí)必須相對(duì)的準(zhǔn)確、形象,以免造成誤解。
類比法:類比法是指通過(guò)對(duì)內(nèi)容相似、或形式相似、或方法相似的一類不同問(wèn)題的比較來(lái)區(qū)別它們異同點(diǎn)的方法。這種方法往往用于幫助理解,記憶、區(qū)別物理概念、規(guī)律、公式很有好處。通常用于同類不同問(wèn)題的比較。如:電場(chǎng)和磁場(chǎng),電路的串聯(lián)和并聯(lián),動(dòng)能和動(dòng)量,動(dòng)能定理和動(dòng)量定理,單位物理量的物理量的形式(如單位體積的質(zhì)量、單位面積的壓力)等的比較。而比較法可以是不同類的比較,更有廣義性。比如數(shù)學(xué)中曲線的斜率在物理圖象里表示的物理意義是不同的,應(yīng)學(xué)會(huì)比較,有比較才能有區(qū)別。
控制變量法:其方法是指在多個(gè)物理量可能參與變化影響中時(shí),為確定各個(gè)物理量之間的關(guān)系,以控制某些物理量使其固定不變來(lái)研究另外兩個(gè)量變化規(guī)律的一種方法。它是研究物理的一種科學(xué)的重要方法。限于篇幅,以上方法略去舉例說(shuō)明。
在高中物理教學(xué)中,能量轉(zhuǎn)化和守恒的觀點(diǎn)是解決物理綜合問(wèn)題的重要方法之一。還有等量替換法、等效法等也常在高中物理中運(yùn)用。
在教學(xué)中務(wù)必有意識(shí)地貫穿物理思想和物理方法,思想指導(dǎo)方法,方法體現(xiàn)思想。當(dāng)然,隨著科學(xué)的發(fā)展,物理學(xué)習(xí)的深入,新思想新方法會(huì)不斷出現(xiàn),只要我們不懈的努力,勇于探索,大膽創(chuàng)新,一定能為物理教學(xué)作出貢獻(xiàn)。
主要參考資料:高中物理教材和大綱
物理教學(xué)法
一、認(rèn)真組織好課堂教學(xué),努力完成教學(xué)進(jìn)度。
二、加強(qiáng)高考研討,實(shí)現(xiàn)備考工作的科學(xué)性和實(shí)效性。
本學(xué)期,物理備課組的教研活動(dòng)時(shí)間較靈活。備課組成員將在教材處理、教學(xué)內(nèi)容的選擇、教法學(xué)法的設(shè)計(jì)、練習(xí)的安排等方面進(jìn)行嚴(yán)格的商討,確保教學(xué)工作正常開(kāi)展。主要內(nèi)容分為兩部分:一是商討綜合科的教學(xué)內(nèi)容,確定教學(xué)知識(shí)點(diǎn)和練習(xí)。二是針對(duì)物理課上的教學(xué)問(wèn)題展開(kāi)研討,制定和及時(shí)調(diào)整對(duì)策,強(qiáng)調(diào)統(tǒng)一行動(dòng)。另外,到外校取經(jīng),借鑒外校老師的經(jīng)驗(yàn),聽(tīng)取他們對(duì)高考備考工作的意見(jiàn)和建議,力求效果明顯。三是多向老教師學(xué)習(xí),多聽(tīng)他們的課,學(xué)習(xí)他們的課堂組織學(xué)習(xí)他們的教學(xué)思路,加強(qiáng)交流,取長(zhǎng)補(bǔ)短,不斷改進(jìn)教學(xué)水平
三、對(duì)尖子生時(shí)時(shí)關(guān)注,不斷鼓勵(lì)。對(duì)學(xué)習(xí)上有困難的學(xué)生,更要多給一點(diǎn)熱愛(ài)、多一點(diǎn)鼓勵(lì)、多一點(diǎn)微笑。
四、經(jīng)常對(duì)學(xué)生進(jìn)行有針對(duì)性的心理輔導(dǎo),讓他們遠(yuǎn)離學(xué)習(xí)上的困擾,輕松迎戰(zhàn)高考。五、構(gòu)建物理學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu),把握各部分物理知識(shí)的重點(diǎn)、難點(diǎn)
物理學(xué)科知識(shí)主要分力、電、光、熱、原子物理五大部分。
力學(xué)是基礎(chǔ),電學(xué)與熱學(xué)中的許多復(fù)雜問(wèn)題都是與力學(xué)相結(jié)合的,因此一定要熟練掌握力學(xué)中的基本概念和基本規(guī)律,以便在復(fù)雜問(wèn)題中靈活應(yīng)用。力學(xué)可分為靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及振動(dòng)和波。
靜力學(xué)的核心是質(zhì)點(diǎn)平衡,只要選擇恰當(dāng)?shù)奈矬w,認(rèn)真分析物體受力,再用合成或正交分解的方法來(lái)解決即可。
運(yùn)動(dòng)學(xué)的核心是基本概念和幾種特殊運(yùn)動(dòng)?;靖拍钪校獏^(qū)分位移與路程,速度與速率,速度、速度變化與加速度。幾種運(yùn)動(dòng)中,最簡(jiǎn)單的是勻變速直線運(yùn)動(dòng),用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式可直接解決;稍復(fù)雜的是勻變速曲線運(yùn)動(dòng),只要將運(yùn)動(dòng)正交分解為兩個(gè)勻變速直線運(yùn)動(dòng)后,再運(yùn)用勻變速公式即可。對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng),要知道,它既不是勻速運(yùn)動(dòng)(速度方向不斷改變),也不是勻變速運(yùn)動(dòng)(加速度方向不斷變化),解決它要用圓周運(yùn)動(dòng)的基本公式。
力學(xué)中最為復(fù)雜的是動(dòng)力學(xué)部分,但是只要清楚動(dòng)力學(xué)的3對(duì)主要矛盾:力與加速度、沖量與動(dòng)量變化和功與能量變化,并在解決問(wèn)題時(shí)選擇恰當(dāng)途徑,許多問(wèn)題可比較快捷地解決。
振動(dòng)和波是選考內(nèi)容,這一部分是建立在運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)之上的,只不過(guò)加入了振動(dòng)與波的一些特性,例如運(yùn)動(dòng)的周期性(解題時(shí)要注意通解,即符合要求的答案有多個(gè)),再如波的干涉和衍射現(xiàn)象等等。
電學(xué)是物理學(xué)中的另一大部分,可分為:靜電、恒定電流、電與磁、交流電和電磁振蕩、電磁波5部分。
靜電部分包括庫(kù)侖定律、電場(chǎng)、場(chǎng)中物以及電容。電場(chǎng)這一概念比較抽象,但是電荷在電場(chǎng)中受力和能量變化是比較具體的,因此,引入電場(chǎng)強(qiáng)度(從電荷受力角度)和電勢(shì)(從能量角度)描寫電場(chǎng),這樣電場(chǎng)就可以和力學(xué)中的重力場(chǎng)(引力場(chǎng))來(lái)類比學(xué)習(xí)了。但大家要注意,質(zhì)點(diǎn)間是相互吸引的萬(wàn)有引力,而點(diǎn)電荷間有吸引力也有排斥力;關(guān)于電勢(shì)能完全可以與重力勢(shì)能對(duì)比:電場(chǎng)力做多少正功電勢(shì)能就減少多少。為了使電場(chǎng)更加形象化,還人為加入了描述電場(chǎng)的圖線———電場(chǎng)線和等勢(shì)面,如果能熟練掌握這兩種圖線的性質(zhì),可以幫助你形象理解電場(chǎng)的性質(zhì)。
場(chǎng)中物包括在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的帶電粒子和在電場(chǎng)中靜電平衡的導(dǎo)體。對(duì)于前者,可以完全按力學(xué)方法來(lái)處理,只是在粒子所受的各種機(jī)械力之外加上電場(chǎng)力罷了。對(duì)于后者要掌握兩個(gè)有效的方法:畫電場(chǎng)線和判斷電勢(shì)。
恒定電流部分的核心是5個(gè)基本概念(電動(dòng)勢(shì)、電流、電壓、電阻與功率)和各種電路的歐姆定律以及電路的串并聯(lián)關(guān)系。特別強(qiáng)調(diào)的是,基本概念中要著重理解電動(dòng)勢(shì),知道它是描述電源做功能力的物理量,它的大小可以通俗理解為電源中的非靜電力將一庫(kù)侖正電荷從電源的負(fù)極推至正極所做的功。對(duì)于功率一定要區(qū)分熱功率與電功率,二者只有在電能完全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能時(shí)才相等。歐姆定律的理解來(lái)源于功能關(guān)系,使用時(shí)一定要注意適用條件。
電與磁的核心是三件事:電生磁、磁生電和電磁生力,只要掌握這三件事的產(chǎn)生條件、大小、方向,這一部分的主要矛盾就抓住了。這一部分的難點(diǎn)在于因果變化是互動(dòng)的,甲物理量的變化會(huì)引起乙物理量的變化,而乙反過(guò)來(lái)又影響甲,這一變化了的甲繼續(xù)影響乙……這樣周而復(fù)始。
交流電這一部分要特別注意變壓器的原副線圈的電壓、電流、電功率的因果關(guān)系,對(duì)于已經(jīng)制作好的變壓器,原線圈的電壓決定副線圈的電壓(電壓在允許范圍內(nèi)變化),而副線圈的電流和功率決定原線圈的電流和功率。
電磁振蕩、電磁波部分的難點(diǎn)在于LC振蕩回路中的各物理量變化,只要弄清電感線圈和電容的性質(zhì),明確物理過(guò)程,掌握各物理量的變化規(guī)律,問(wèn)題就不難解決。
在物理學(xué)科內(nèi),電學(xué)與力學(xué)結(jié)合最緊密、最復(fù)雜的題目往往是力電綜合題,但運(yùn)用的基本規(guī)律主要是力學(xué)部分的,只是在物體所受的重力、彈力、摩擦力之外,還有電場(chǎng)力、磁場(chǎng)力(安培力或洛侖茲力),大家要特別注意磁場(chǎng)力,它會(huì)隨物體運(yùn)動(dòng)情況的改變而變化的。
六、高三復(fù)習(xí)策略
1、全面復(fù)習(xí),打好基礎(chǔ),降低難度,以不變應(yīng)萬(wàn)變。高三復(fù)習(xí)要設(shè)法落實(shí)每一知識(shí)點(diǎn),強(qiáng)化學(xué)科雙基,只有強(qiáng)化雙基才談得上能力,談得上多元目標(biāo)。由于時(shí)間緊,帶領(lǐng)學(xué)生復(fù)習(xí)應(yīng)重在概念、理論的剖析上,側(cè)重在核心和主干知識(shí)的基礎(chǔ)上,落實(shí)每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。
2、指導(dǎo)學(xué)生,學(xué)會(huì)復(fù)習(xí),提高能力。學(xué)生應(yīng)自覺(jué)編織知識(shí)網(wǎng)絡(luò),自己總結(jié),強(qiáng)化用已學(xué)知識(shí)解決未學(xué)問(wèn)題,再進(jìn)一步提高到用新學(xué)知識(shí)解決未學(xué)問(wèn)題。理綜物理考試雖然考查得比較基礎(chǔ),但題目比較新,基本上是沒(méi)有做過(guò)的原題,故學(xué)生應(yīng)該掌握總結(jié)、檢索、遷移、演繹、推理和歸納等學(xué)習(xí)方法,將知識(shí)轉(zhuǎn)化為能力。
3、創(chuàng)新、質(zhì)疑,強(qiáng)調(diào)聯(lián)系實(shí)際,強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)。建議在高三復(fù)習(xí)階段重做高中階段已做過(guò)的重要實(shí)驗(yàn),開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室,但不要簡(jiǎn)單重復(fù)。要求學(xué)生用新視角重新觀察已做過(guò)的實(shí)驗(yàn),要有新的發(fā)現(xiàn)和收獲,同時(shí)要求在實(shí)驗(yàn)中做到“一個(gè)了解、五個(gè)會(huì)”。即了解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、步驟和原理;會(huì)控制條件(控制變量)、會(huì)使用儀器、會(huì)觀察分析、會(huì)解釋結(jié)果得出相應(yīng)結(jié)論,并會(huì)根據(jù)原理設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案。以實(shí)驗(yàn)帶復(fù)習(xí),設(shè)計(jì)新的實(shí)驗(yàn)。進(jìn)一步完善認(rèn)知結(jié)構(gòu),明確認(rèn)識(shí)結(jié)論、過(guò)程和質(zhì)疑三要素,為進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神打下基礎(chǔ)。學(xué)會(huì)正確、簡(jiǎn)練地表述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)過(guò)程和結(jié)論,特別是書面的表述。在日常生活中多視角地觀察、思考、理解生活、生產(chǎn)、科技和社會(huì)問(wèn)題,學(xué)會(huì)知識(shí)的應(yīng)用。
[關(guān)鍵詞]微課程 移動(dòng)學(xué)習(xí) 理論力學(xué) 教學(xué)模式
[中圖分類號(hào)] G431 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437(2015)03-0093-02
一、引言
隨著智能手機(jī)和平板電腦技術(shù)的快速發(fā)展和教育信息化的推進(jìn),“移動(dòng)學(xué)習(xí)”(Mobile Learning)和“微課程”(Micro Lecture)應(yīng)運(yùn)而生,這給傳統(tǒng)的教學(xué)方法帶來(lái)了巨大沖擊。移動(dòng)學(xué)習(xí)[1]被定義為一種在移動(dòng)設(shè)備(如智能手機(jī)和平板電腦等)幫助下的能夠在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)發(fā)生的學(xué)習(xí),其中所使用的移動(dòng)設(shè)備必須能夠有效呈現(xiàn)學(xué)習(xí)內(nèi)容和提供講授者與學(xué)習(xí)者間的雙向交流(可通過(guò)無(wú)線通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn))。這種學(xué)習(xí)方式比傳統(tǒng)的課堂教學(xué)方式靈活得多。由于在高等院校的學(xué)生中智能手機(jī)、平板電腦和無(wú)線上網(wǎng)的普及,學(xué)生們可以便捷地進(jìn)行移動(dòng)學(xué)習(xí),而微課程正是移動(dòng)學(xué)習(xí)的重要教學(xué)資源。
微課程是運(yùn)用建構(gòu)主義方法化成的、以在線學(xué)習(xí)或移動(dòng)學(xué)習(xí)為目的的實(shí)際教學(xué)內(nèi)容。[2] [3]目前在對(duì)微課程的比較普遍的認(rèn)知中,微課程有三個(gè)主要特征:其一,時(shí)間在10分鐘以內(nèi);其二,以教學(xué)視頻為主要載體;其三,有明確的教學(xué)目標(biāo),集中針對(duì)某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。這三個(gè)特征都集中地體現(xiàn)了一個(gè)“微”的概念。這是因?yàn)樵谝苿?dòng)學(xué)習(xí)的過(guò)程中,人的注意力較分散,其中國(guó)外可汗課程的統(tǒng)計(jì)和腦科學(xué)的研究表明,人在“移動(dòng)”中注意力集中的有效時(shí)間為10分鐘左右,即只能進(jìn)行“片段”學(xué)習(xí),很難開(kāi)展大容量的學(xué)習(xí)內(nèi)容。因此,為了更好地開(kāi)展學(xué)生們的移動(dòng)學(xué)習(xí),需要教師們開(kāi)發(fā)更多優(yōu)質(zhì)的微課程。
為此,本文以高等院校機(jī)械類專業(yè)公認(rèn)的較難理解的一門專業(yè)基礎(chǔ)課“理論力學(xué)”為研究對(duì)象,根據(jù)課程的特點(diǎn),探索在移動(dòng)學(xué)習(xí)和微課程的環(huán)境下“理論力學(xué)”教學(xué)方法的新模式。
二、“理論力學(xué)”的課程特點(diǎn)
“理論力學(xué)”是高等工科院校許多專業(yè)的重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。課程的教學(xué)目的是使學(xué)生掌握質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)系和剛體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)(包括平衡)的基本規(guī)律和研究方法,為學(xué)習(xí)后繼課程打好必要的基礎(chǔ),并初步學(xué)會(huì)應(yīng)用理論力學(xué)的理論方法分析和解決一些簡(jiǎn)單的工程實(shí)際問(wèn)題。
“理論力學(xué)”主要教學(xué)內(nèi)容可分為靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)三個(gè)篇章。[4]靜力學(xué)篇章主要培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用平面任意力系的平衡方程求解一般物體系統(tǒng)的平衡問(wèn)題;運(yùn)動(dòng)學(xué)篇章培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)、剛體簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)和平面運(yùn)動(dòng)的知識(shí)在具體工程環(huán)境和實(shí)際約束情況下掌握物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;動(dòng)力學(xué)篇章則培養(yǎng)學(xué)生掌握動(dòng)力學(xué)普遍定理、達(dá)朗伯原理(動(dòng)靜法)和虛功原理等方法,并能運(yùn)用這些方法分析工程實(shí)際中物體的力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系以及運(yùn)動(dòng)的機(jī)理?!袄碚摿W(xué)”中理論與方法的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊,從工程實(shí)際到日常生活、從體育運(yùn)動(dòng)到兒童玩具、從古代器皿到現(xiàn)代科技、從自然現(xiàn)象到文學(xué)藝術(shù),無(wú)所不在。[5]
由于“理論力學(xué)”的教學(xué)內(nèi)容中包含了大量的力學(xué)概念、定理、定律和原理,而以培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力為主要教學(xué)目的之一,因此這門課程具有體系嚴(yán)謹(jǐn)、理論成熟、理論知識(shí)點(diǎn)高度概括、邏輯性強(qiáng)、內(nèi)容豐富、問(wèn)題靈活多變、應(yīng)用領(lǐng)域廣闊等特點(diǎn)。[6]也因此,在絕大多數(shù)工科高等院校中“理論力學(xué)”的考試通過(guò)率并不高,學(xué)生普遍反映理論能聽(tīng)懂,但習(xí)題還是難解決,即理論很難融會(huì)貫通、靈活自如地運(yùn)用到實(shí)際問(wèn)題中。
三、“理論力學(xué)”開(kāi)展微課程的必要性
由于“理論力學(xué)”課程具有邏輯性強(qiáng)、問(wèn)題靈活多變的特點(diǎn),很容易造成課堂教學(xué)中“教師苦教,學(xué)生苦學(xué)”的局面;而運(yùn)用力學(xué)原理解決問(wèn)題遭受的挫折感也容易造成學(xué)生對(duì)這門課程的厭煩情緒?!袄碚摿W(xué)”微課程作為一種新型的教學(xué)形式則可以吸引學(xué)生們的注意力,激發(fā)學(xué)生們的學(xué)習(xí)興趣,促進(jìn)學(xué)生們個(gè)性化的學(xué)習(xí)。
同時(shí),“理論力學(xué)”中有許多學(xué)生們不易理解的教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)等,在課堂教學(xué)中學(xué)生并不一定能夠隨著教師的講授而同步學(xué)習(xí)和理解,因此針對(duì)這些主題設(shè)計(jì)較短教學(xué)時(shí)間和單一主題的微課程可以輔助學(xué)生復(fù)習(xí)和在課下異步學(xué)習(xí)。學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)意愿與需求選擇相應(yīng)的微課程,以及播放的次數(shù)。
綜上所述,設(shè)計(jì)相關(guān)微課程對(duì)于更好地開(kāi)展“理論力學(xué)”教學(xué)具有一定的必要性。
四、“理論力學(xué)”微課程的設(shè)計(jì)
“理論力學(xué)”微課程并不是其傳統(tǒng)課堂教學(xué)的切片或壓縮。比如,將一學(xué)時(shí)的“理論力學(xué)”課程內(nèi)容或者其中一半內(nèi)容強(qiáng)行壓縮到10分鐘以內(nèi),這并不是微課程。微課程的設(shè)計(jì)目的是讓學(xué)生將注意力集中于單個(gè)的知識(shí)點(diǎn),而并不需要像課堂教學(xué)那樣考慮所講授的所有知識(shí)點(diǎn)間的層次。
在“理論力學(xué)”中,并不是所有的知識(shí)點(diǎn)和內(nèi)容都適合設(shè)計(jì)成微課程的。例如,一些簡(jiǎn)單的概念和力學(xué)原理學(xué)生們完全可以直接看教科書,而不必借助視頻資料。最適合設(shè)計(jì)微課程的課程內(nèi)容應(yīng)該是那些內(nèi)容相對(duì)獨(dú)立的單個(gè)知識(shí)點(diǎn),對(duì)應(yīng)學(xué)生不容易理解的重點(diǎn)和難點(diǎn),或者容易激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造力的興趣點(diǎn)。如,靜力學(xué)篇章中二力桿的約束反力,力對(duì)軸之矩的計(jì)算和桁架結(jié)構(gòu)中零桿的識(shí)別等;運(yùn)動(dòng)學(xué)篇章中平面運(yùn)動(dòng)剛體的速度瞬心法,加速度基點(diǎn)法,點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)的基本概念,牽連運(yùn)動(dòng)為轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)科氏加速度的產(chǎn)生等;動(dòng)力學(xué)篇章中質(zhì)心運(yùn)動(dòng)守恒定律,動(dòng)量矩守恒定律,剛體在不同運(yùn)動(dòng)特征下對(duì)應(yīng)的慣性力,虛功原理的應(yīng)用實(shí)例等。
一段微課程的設(shè)計(jì)一般包括課程名稱、知識(shí)點(diǎn)、授課對(duì)象、授課時(shí)長(zhǎng)、教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、設(shè)計(jì)人等方面。考慮處在移動(dòng)學(xué)習(xí)中學(xué)生的注意力,可以從實(shí)際工程中的小問(wèn)題入手,對(duì)具體現(xiàn)象進(jìn)行分析和梳理,導(dǎo)入新的概念、理念和方法,并加以總結(jié)。按照以上框架,以“理論力學(xué)”中點(diǎn)的合成運(yùn)動(dòng)的基本概念這一知識(shí)點(diǎn)為例實(shí)踐本門課程的微課程的教學(xué)設(shè)計(jì)。這一知識(shí)點(diǎn)是“理論力學(xué)”中重要的知識(shí)點(diǎn),盡管只是基本概念,在教材當(dāng)中涉及的篇幅非常短,卻有著很容易讓學(xué)生混淆的概念,而其中對(duì)于動(dòng)點(diǎn)動(dòng)系選擇上的不確定也會(huì)大大影響后續(xù)運(yùn)動(dòng)學(xué)章節(jié)的學(xué)習(xí)。因此這一知識(shí)點(diǎn)非常適合設(shè)計(jì)微課程來(lái)輔助學(xué)生們課后復(fù)習(xí)。這一知識(shí)點(diǎn)的微課程的設(shè)計(jì)方案如表1所示。其中微課程的錄制可以采取智能手機(jī)或其他視頻錄制工具錄制PPT屏幕,配以教師的實(shí)時(shí)解說(shuō)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這樣設(shè)計(jì)的微課程與傳統(tǒng)的授課視頻相比,存在知識(shí)點(diǎn)少而精以及授課時(shí)長(zhǎng)較短的優(yōu)勢(shì),但與傳統(tǒng)的授課視頻一樣,仍缺少師生的互動(dòng)環(huán)節(jié)和對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)的監(jiān)控,因此只能作為傳統(tǒng)的課堂教學(xué)的有益補(bǔ)充。“理論力學(xué)”微課程的設(shè)計(jì)還有待于進(jìn)一步的實(shí)踐和改進(jìn)。
五、結(jié)語(yǔ)
在“移動(dòng)學(xué)習(xí)”時(shí)代來(lái)臨之際,微課程正日益引起教育領(lǐng)域的關(guān)注。從高等院校到中小學(xué),各門課程都在逐漸開(kāi)展微課程的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。“理論力學(xué)”作為一門非常適合開(kāi)展微課程學(xué)習(xí)的課程,為學(xué)生提供微課程學(xué)習(xí)具有非常大的必要性,微課程的建設(shè)也存在著很大的發(fā)展空間。目前,“理論力學(xué)”微課程的實(shí)踐剛剛起步,隨著微課程建設(shè)的逐步開(kāi)展,一定會(huì)有更多的微課程可以分享。相信在不遠(yuǎn)的將來(lái),不僅僅從事“理論力學(xué)”教學(xué)工作的教師可以通過(guò)微課程為學(xué)生傳授知識(shí),而且學(xué)生可以把自己看微課程時(shí)的體會(huì)與問(wèn)題,或由“理論力學(xué)”的學(xué)習(xí)所誘發(fā)的新思路、創(chuàng)造的實(shí)物及研制過(guò)程,制成微課程與師生分享,實(shí)現(xiàn)微課程互動(dòng),啟發(fā)教學(xué)和教學(xué)相長(zhǎng),使得“理論力學(xué)”微課程教學(xué)發(fā)揮更大的作用。
[ 注 釋 ]
[1] 黎加厚.微課的含義與發(fā)展[J].中小學(xué)信息技術(shù)教育,2013(4):10-12.
[2] 楊元元.MOOC時(shí)代的教學(xué)模式革新[J].大學(xué)教育,2014,(7):49-51.
[3] 高強(qiáng),馮志華,蘭向軍,等.理論力學(xué)微課的設(shè)計(jì)[J].教育教學(xué)論壇,2014(13):48-49.
[4] 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2009.
關(guān)鍵詞:第二定律;傳送帶;加速度
牛頓第二定律是高中物理的核心內(nèi)容,在高考中占有重要的地位。而有關(guān)傳送帶的問(wèn)題由于受力情況變化多,更使學(xué)生普遍感到困難。實(shí)際上,只要正確分析物體的受力,靈活運(yùn)用第二定律,準(zhǔn)確判斷加速度,此類問(wèn)題并不難求解。
一、傳送帶問(wèn)題的解題方法
傳送帶問(wèn)題主要是考查勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用和摩擦力性質(zhì)、方向判斷、大小計(jì)算,有時(shí)也考查有關(guān)能量問(wèn)題。所以這類題的核心是有關(guān)摩擦力的問(wèn)題。
1.傳送帶問(wèn)題的規(guī)律
摩擦力是否存在的判斷:物體間是否有彈力;是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì);接觸面是否光滑。
判斷摩擦力的方向:首先確定物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向,然后由摩擦力方向總是與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)方向相反,來(lái)確定摩擦力方向。
計(jì)算摩擦力大?。菏紫却_定是滑動(dòng)摩擦力還是靜摩擦力,因?yàn)榛瑒?dòng)摩擦力大小可以用公式f=μN(yùn)來(lái)進(jìn)行計(jì)算,而靜摩擦力只能由對(duì)物體所受的其他力進(jìn)行分析,再由物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)結(jié)合運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)確定大小。
2.傳送帶問(wèn)題的難點(diǎn)
難點(diǎn)在于物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的判斷,也就是物體運(yùn)動(dòng)方向和加速與減速的判斷。而這種判斷有時(shí)并不一定能按一定的順序進(jìn)行,而是要靈活應(yīng)用有關(guān)規(guī)律甚至用假設(shè)法來(lái)進(jìn)行判斷,所以具體題中應(yīng)注意方法總結(jié)和題目歸類。
3.傳送帶問(wèn)題的處理方法
這類問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否有摩擦力性質(zhì)的變化,而其摩擦力性質(zhì)發(fā)生變化一定是在傳送帶相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)產(chǎn)生,所以這類問(wèn)題首先應(yīng)判斷物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否發(fā)生變化,即有無(wú)可能運(yùn)動(dòng)速度從不相等變?yōu)橄嗟然驈南嗤優(yōu)椴幌嗤?/p>
二、應(yīng)用舉例
1.物體與傳送帶間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題
物塊從光滑曲面上的P點(diǎn)自由滑下,通過(guò)粗糙的靜止水平傳送帶以后落到地面上的Q點(diǎn),若傳送帶皮帶輪沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)起來(lái),使傳送帶隨之運(yùn)動(dòng),如圖,再把物塊放到P點(diǎn)自由滑下則物塊將( )
A.仍落在Q點(diǎn)
B.會(huì)落在Q點(diǎn)的左邊
C.會(huì)落在Q點(diǎn)的右邊
D.有可能落不到地面上
錯(cuò)解分析:因皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)后,物塊在皮帶輪上的時(shí)間長(zhǎng),相對(duì)皮帶位移變大,摩擦力做功將比皮帶輪不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)多,物塊在皮帶右端的速度將小于皮帶輪不動(dòng)時(shí),所以落在Q點(diǎn)左邊,應(yīng)選B選項(xiàng)。
學(xué)生的錯(cuò)誤主要是對(duì)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受力分析不準(zhǔn)確。實(shí)質(zhì)上當(dāng)皮帶輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),無(wú)論物塊以多大速度滑下,傳送帶給物塊施的摩擦力相同,且與傳送帶靜止時(shí)一樣,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式知位移相同。從傳送帶上做平拋運(yùn)動(dòng)的初速相同,水平位移相同,落點(diǎn)相同。
正解:物塊從斜面滑下,當(dāng)傳送帶靜止時(shí),在水平方向受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的摩擦力,物塊將做勻減速運(yùn)動(dòng)。離開(kāi)傳送帶時(shí)做平拋運(yùn)動(dòng)。當(dāng)傳送帶逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),物體相對(duì)傳送帶都是向前運(yùn)動(dòng),受到滑動(dòng)摩擦力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。物體還做勻減速運(yùn)動(dòng),而且其所受的摩擦力的大小和方向均未發(fā)生變化,所以其加速度也不變,從而離開(kāi)傳送帶時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度也就不會(huì)變,即還做與傳送帶不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)初速度相同的平拋運(yùn)動(dòng),故落在Q點(diǎn),所以A選項(xiàng)正確。
2.有關(guān)相對(duì)滑動(dòng)問(wèn)題
一水平的淺色長(zhǎng)傳送帶上放置一煤塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),煤塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。初始時(shí),傳送帶與煤塊都是靜止的?,F(xiàn)讓傳送帶以恒定的加速度a0開(kāi)始運(yùn)動(dòng),當(dāng)其速度達(dá)到v0后,便以此速度做勻速運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后,煤塊相對(duì)于傳送帶不再滑動(dòng)。求此黑痕的長(zhǎng)度。
解析:根據(jù)“傳送帶上有黑色痕跡”可知,煤塊與傳送帶之間發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng),煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度a0。根據(jù)牛頓定律,可得a=μg.
設(shè)經(jīng)歷時(shí)間t,傳送帶由靜止開(kāi)始加速到速度等于v0,煤塊則由靜止加速到v,有v0=a0t,v=at.
由于a
總之,傳送帶問(wèn)題是一類復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,解決此類問(wèn)題一般按照事件發(fā)生的先后順序?qū)ξ矬w的運(yùn)動(dòng)和受力進(jìn)行全面的分析,明確整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程可分為哪幾個(gè)不同的階段或不同的狀態(tài),各階段各遵循的規(guī)律是什么,以起到事半功倍的效果。
參考文獻(xiàn):