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      高中物理力學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)分析

      2016-10-21 00:34:13劉聯(lián)強(qiáng)
      東方教育 2016年5期
      關(guān)鍵詞:重難點(diǎn)力學(xué)高中物理

      劉聯(lián)強(qiáng)

      【摘要】本文從當(dāng)下人教版高中教材當(dāng)中力學(xué)部分知識(shí)的重難點(diǎn)出發(fā),從分析物體受力狀況、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、功與動(dòng)率這三方面入手進(jìn)行相關(guān)例題的分析,筆者希望謹(jǐn)以此文,給高中物理教育從業(yè)者提供一些有價(jià)值的幫助。

      【關(guān)鍵詞】高中物理 力學(xué) 重難點(diǎn)

      進(jìn)行高中物理力學(xué)學(xué)習(xí)的目的是研究力和物體運(yùn)動(dòng)之間所產(chǎn)生的關(guān)系,當(dāng)下,人教版高中物理教材將牛頓經(jīng)典力學(xué)作為學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)。接下來,筆者針對(duì)高中物理力學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)開展逐一分析。

      一、分析物體的受力狀況

      在高中物理力學(xué)章節(jié)學(xué)習(xí)過程當(dāng)中,往往需要針對(duì)物體開展受力分析,在分析過程當(dāng)中,經(jīng)常需要將某一個(gè)物體從該系統(tǒng)中隔離出來,單獨(dú)分析該物體的受力狀況,并觀察該物體周邊被施加了何種力的作用。學(xué)生需要將全部力的意義畫在圖片之中,便于在解題的過程當(dāng)中進(jìn)行分析。此種方法名為隔離法,是在物理力學(xué)問題中分析物體受力狀況時(shí)所常用的一種辦法。需要注意的是,在使用隔離法回答相關(guān)的物理力學(xué)的問題時(shí),不能增添、刪減實(shí)際存在的力,否則會(huì)給運(yùn)算帶來誤差。一般來說,使用隔離法解決物理力學(xué)問題時(shí),需要考慮到力應(yīng)從以下角度進(jìn)行分析:首先是重力,接下來觀察與物理相連的裝置有無彈性,即判定彈力是否存在,最后再看物體是否與粗糙面接觸,并且觀察是否存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢,判定是否有摩擦力的存在。

      例如,如圖1所示,在某水平面上放置一個(gè)重力為200N的木質(zhì)箱子,并且讓箱口朝下。在木質(zhì)箱子當(dāng)中,裝置有一個(gè)固定在水平面上的輕質(zhì)彈簧,它的勁度系數(shù)k=2000牛/米。輕質(zhì)彈簧把重量為15N的木塊頂?shù)侥举|(zhì)箱子內(nèi)壁之中,即木塊與木箱之間相互接觸,在這個(gè)系統(tǒng)之中,彈簧長度被壓縮了0.02米,試分析木塊A受到了哪些方面的力?這些力的大小與方向分別是怎樣的?

      分析:在解答這一個(gè)問題過程中,可以把木塊A進(jìn)行隔離研究,從觀察中不難發(fā)現(xiàn)A受到的力有:重力G=15N;輕質(zhì)彈簧對(duì)它有豎直向上的彈力F=kx=40N;在箱子頂部內(nèi)壁對(duì)木塊施加了豎直向下的彈力N=F-G=25N;木塊沒有水平運(yùn)動(dòng)的趨勢,因此木塊A不會(huì)受到摩擦力的作用,因此木塊A的受力狀況如圖2所示。

      在這個(gè)問題之中,需要注意的是如果木塊A的重量為40N,如果題中的其他條件沒有發(fā)生變化,則需要注意箱子頂部內(nèi)壁不會(huì)對(duì)木塊產(chǎn)生彈力作用,即木塊會(huì)與箱子內(nèi)壁接觸但不會(huì)進(jìn)行擠壓。

      二、牛頓經(jīng)典力學(xué)定律

      牛頓的力學(xué)定律是人教版高中物理教材當(dāng)中所有力學(xué)開展的基礎(chǔ),所以物理教師在開展相關(guān)教學(xué)活動(dòng)的過程當(dāng)中,應(yīng)對(duì)該章節(jié)知識(shí)的學(xué)習(xí)表現(xiàn)出應(yīng)有的重視。

      使用牛頓第二定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)相關(guān)公式進(jìn)行力學(xué)問題回答時(shí),必須要對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行判定,之后再針對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力狀況與運(yùn)動(dòng)狀況的分析,才可以使用牛頓第二定律與相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式開展問題的解答。

      例如,有一質(zhì)量為2KG的物體被靜止擺放在水平桌面當(dāng)中,此時(shí)使用兩個(gè)和水平桌面相互垂直且平行的力F1與F2作用于該物體之上,已知有F1為3N,F(xiàn)2為4N,物體同水平桌面之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.2,G取10米/秒2,則在經(jīng)過該過程一秒以后,木塊在桌面上的運(yùn)動(dòng)速度與動(dòng)量的大小分別是多少?

      解析:將物體作為研究目標(biāo),該物體一共受到有5個(gè)力的作用,它們分別是重力G=mg=20N;水平桌面的支持力N=G=20N;垂直且平行的拉力F1與F2,F(xiàn)1為3N,F(xiàn)2為4N;最后就是摩擦力f=μN(yùn)=4N,分析該物體所受外力的大小,在豎直方向當(dāng)中,重力與支持力之間大小相等,方向相反,因此在水平方向上沒有加速度,則F1與F2之間的合力為F3,于是有F3=5N。分析可得該物體受到的和外力就是木塊在水平方向上的合力,即F合=1N。因此,木塊的加速度大小由F=ma即可求得a=0.5m/s2,在經(jīng)過第一秒時(shí),木塊的速度由v=at即可求得為0.5米每秒;動(dòng)量由公式P=mv即可求得P為1千克米每秒。

      三、功與功率

      在進(jìn)行物體做功計(jì)算的過程當(dāng)中,常用的公式為W=Fscosa,其中a代表了力F和產(chǎn)生位移方向的夾角。教師在進(jìn)行教學(xué)的過程當(dāng)中需要注意,功是標(biāo)量,即功只有大小沒有方向,所謂的功的正負(fù)只是代表了功的輸入或者輸出而已。若作用力的方向與位移的方向相同的狀況下,功率的計(jì)算公式為P=Fv。

      例如,如圖3所示,有一質(zhì)量是m的木塊以初速度v0由A點(diǎn)滑到一傾斜角度為ξ的固定斜塊,木塊再到達(dá)B點(diǎn)之后的速度降低為0,之后按照斜面原路返回,已知由A點(diǎn)到B點(diǎn)的長度為S,斜面對(duì)木塊產(chǎn)生的支持力為N,木塊所受到該斜面的摩擦力為f,求物體由A出發(fā)再返回到A的整個(gè)過程當(dāng)中,重力、斜面對(duì)木塊的支持力、摩擦力分別都為木塊做了多少的功?

      分析:重力做功不看過程只看最后位移,所以重力做功為0;又有支持力和同位移方向相互垂直,因此支持壓力也沒有對(duì)木塊做功;摩擦力做功為可以分為兩個(gè)步驟,即從A到B的過程當(dāng)中,摩擦力對(duì)木塊的做功為w=fscos180=-fs;由B到A的過程當(dāng)中,摩擦力做功為w=fscos180=-fs,因此摩擦力所做的總功為-2fs。

      結(jié)束語:

      筆者總結(jié)了在高中力學(xué)教學(xué)中常見的三個(gè)重難點(diǎn)知識(shí),并闡述了相關(guān)的解題思路。不難發(fā)現(xiàn),這些問題看似較為復(fù)雜,但是在經(jīng)過系統(tǒng)分析之后,其實(shí)都能夠很簡單地回答。因此,教師在開展力學(xué)教學(xué)的過程中,需要指導(dǎo)學(xué)生對(duì)這一類問題進(jìn)行強(qiáng)化訓(xùn)練,不斷提高學(xué)生的解題水平。

      參考文獻(xiàn):

      [1]李環(huán)生.高中力學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析[J].物理教師,2012,Z1:3-7.

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