張繼
摘要:在中學物理課程的講授過程中,正確把握矢量與標量的關(guān)系和區(qū)別,是完成教學過程以及學生進行下一步學習的關(guān)鍵。對此,本文就中學物理課程中關(guān)于矢量與標量的相關(guān)問題進行探討研究。
關(guān)鍵詞:中學物理 ;矢量;標量
在中學物理課程的學習過程中,準確把握矢量與標量之間的關(guān)系以及矢量與標量前正負號的準確意義具有非常重要的作用。因此,在知識的傳授與學習過程中準確把握矢量與標量的運算方法,以及相應(yīng)的解題思路和技巧,對于提高學生的解題能力和知識水平有重要的現(xiàn)實意義。
教師在物理教學中傳授矢量與標量的相關(guān)用法中發(fā)揮著不可替代的作用,首先,教師應(yīng)當引導(dǎo)學生掌握矢量和標量的相關(guān)基礎(chǔ)知識和含義,使學生都能夠熟練掌握其基本用法和意義;其次,教師要時刻把握教學的深度,結(jié)合學生的實際情況,制定切實可行的方法,使學生在掌握相關(guān)知識的前提下不致于迷失了物理學習的方向;最后,教師應(yīng)當培養(yǎng)學生應(yīng)用該矢量和標量進行解題的思路和方法,使學生能夠舉一反三的去解決物理難題,發(fā)揮自身優(yōu)勢,更好地學好物理學科。
一、 矢量與標量的區(qū)別。
在對這矢量和標量進行學習和掌握的過程中,我們要著重注意以下幾個方面的問題:首先,把握好二者的根本區(qū)別,那就是標量只是單純的表示大小,并不能表示含有方向的量,比如時間、質(zhì)量等,而矢量即表示大小又表示方向,比如線速度、角速度以及力等。
例如:F1為5N,F(xiàn)2為2N,他們在同一個水平方向上作用于某一件物體,忽略其它力的作用,求合力。通過閱讀題目我們發(fā)現(xiàn),其中兩個力均為正數(shù),那么合力便是這兩個力數(shù)學運算中的數(shù)字相加,結(jié)果為7N。若果兩個 力的方向相反,則結(jié)果為4N,力的方向與F1的方向一致,由此可見,力的方向在具體的運算過程中起到了非常關(guān)鍵的作用。
其次,矢量與標量的運算方法不同。標量的計算只是按照數(shù)學法則進行相應(yīng)的運算,比如物理疊放產(chǎn)生的重力只需要將二者的重力相加即可,而矢量的計算過程中還必須要考慮力的方向問題,如果兩個力F1、F2對物體的作用方向不一致,那么要通過相應(yīng)的四邊形法則將力合成到同一方向,才能進行下一步的數(shù)學運算;最后,矢量和而標量中都有用正負號來進行表示的數(shù)字,但二者的意義有很大的區(qū)別。標量中的正負號可以表示大小,比如溫度有正負之分,可以表示相反的物理過程比如功和熱量等有正負之分,還可以表示特性 ,比如電荷中正負電荷之分;而矢量中數(shù)字前面的正負號僅僅表示相關(guān)作用力及物理量的方向,如F1=8N,F(xiàn)2=-4N,表示的是F1的方向為選定方向,大小為8N,-4N表示的是大小與4N,方向與F1相反方向的力。
二、矢量與標量在解題中的應(yīng)用。
矢量和標量的區(qū)別和運算在具體的物理題型中非常常見,對其進行準確的區(qū)分是非常重要的,在標量的計算過程中,我們可以直接代入公式進行相關(guān)數(shù)學法則的運算,而矢量的計算非常復(fù)雜,首先要確定食量的方向后,才能進行下一步的具體運算。
例題2,電梯以 2 m/s 的速度保持勻速向上運動,當其到達某一個高度時電梯上掉下一各物體,這個物體經(jīng)2 s 的時間的 自由落體運動后到達地面,求物體脫離電梯時的高度,其中g(shù) = 10 m/s2。首先我們確定的是物體是以V=2m/s 的速度在勻速上升,這是一個矢量問題,矢量的方向與電梯上升的方向一致,其次,利用公式H = v0·t + 1 /2g·t2進行運算,其中高度和時間為標量,其他數(shù)據(jù)均為矢量;最后,選定向下的方向為正方向進行運算,那么原來的速度在公式中應(yīng)該表示為-2m/s。將其代入公式運算即可得到準確結(jié)果。
例題3,在一個斜角為 α 的粗糙斜面上,靜止著一個質(zhì)量為m 的物體,求這個物體物體所受到的摩擦力。我們首先對物體進行受力分析,物體受到一個垂直于靜止平面向上的支持力N,還有一個垂直向下的重力G 和及一個平行于平面向上的摩擦力f。物體是靜止與平面上的,所以它所有受到的力的合力應(yīng)該互相平衡,及在每一個方向上的力都是平衡的。根據(jù)平行四邊形的法則將它分解為垂直平面向下的力及平行向下的力,這兩個力剛好與支持力( N = Gcosα) 、摩擦力( f = Gsinα) 保持著相平衡的狀態(tài)。最后根據(jù)公式計算出,物體所受的摩擦力為f=Gsinα = mgsinα,這是一個矢量的表示,其方向為沿水平面向上。
小結(jié):在物理課程中,對矢量和標量的準確把握是首先要解決的問題。在具體的矢量與標量應(yīng)用過程中,首先要確定好方向問題,這是最好這類題目的最關(guān)鍵的部分,也是最先要解決的問題;其次,要明確數(shù)值之中正負號的準確含義,并與其它干擾項中正負號進行區(qū)分和鑒別;最后,利用相應(yīng)的物理規(guī)則及定義對受力情況進行合理的分解與合成,從而確保解題的正確性。只有如此,才能巧妙解題,提高應(yīng)用矢量、標量解題的水平,促進學生物理綜合能力的提高。
參考文獻:
[1] 高臣.高中物理中矢量與標量的區(qū)別以及應(yīng)用分析[J].數(shù)理化學習,2015(1):57-61
[2] 謝志鵬.高中物理中“+”、“-”號的處理技巧[J].陜西教育(教學),2005.7.1
[3] 林中鋒.高中物理矢量與標量中的正負號含義[J].科技風,2013.12.25