曾志勇
在解決力學題目的過程中,需要明確題目中的關(guān)鍵內(nèi)容,理順解題思路,選擇恰當解題方法,熟練應用物理力學知識完成求解。要想正確高效地求解力學題目,就必須在日常學習中熟練掌握力學知識,具備思考和總結(jié)能力,這就需要教師結(jié)合學生實際情況,引導學生了解解題思路,掌握解題方法,切實提高解題能力。
一、初中物理力學題解題分析
初中物理涉及大量的概念、定義、定理、公式等,力學作為其重要組成部分,涉及的受力分析、關(guān)系式確定等大量物理知識都非??简瀸W生的邏輯思維能力和應用數(shù)學解決物理問題的能力。在求解力學題目時常用到的解題技巧分別為逆向分析法、整體法、簡化法、挖掘隱含條件法等。
以整體法為例,它常用于求解涉及多個研究對象的題目。所謂整體法就是將多個研究對象視為一個整體展開分析,以達到有效縮短解題過程,降低解題難度的目的。
例題:水上樂園有專門的安全保衛(wèi)員,若有游客不慎落水,安全保衛(wèi)員會穿著救生衣下去營救,救生衣是用泡沫塑料制成的,已知這種泡沫塑料的密度是300kg/m3,使用的時候安全保衛(wèi)員的頭部需要露在水面上,才能夠發(fā)揮救生衣的作用。已知頭部占人體總體積的10%左右,救生衣體積是0.024m3。那么安全保衛(wèi)員的最大質(zhì)量是多少?(人體的平均密度為1060kg/m3)
分析:題目給出了安全保衛(wèi)員、救生衣兩個研究對象,如果按照常規(guī)思考方式解題,難度較大;如果將安全保衛(wèi)員和救生衣合二為一,就可以找到最佳的解題思路。將安全保衛(wèi)員和救生衣看成一個整體,整體在水面上漂浮,因此浮力和重力相等,即F浮=G人+G衣,設安全員的最大質(zhì)量為m人,體積為V人,代入題目所給數(shù)據(jù)即可順利求得安全保衛(wèi)員的最大質(zhì)量。
二、力學題目的解題技巧分析
(一)審題讀題
審題是解決力學問題最重要的一個環(huán)節(jié),只有明確了題目中的關(guān)鍵信息,才能夠準確把握題目想要表達的內(nèi)容。良好的審題能力建立在牢固掌握相應物理知識的基礎之上。實際上,很多學生無法正確解答題目,就是因為學生掌握的物理知識并不牢固,無法分辨其中的關(guān)鍵信息。比如“質(zhì)量”與“重量”、“動量”與“動能”、“速度”與“加速度”等基本物理概念,不僅在詞語上較為相似,而且其含義也較為接近,導致很多學生混淆不清。準確審題可以幫助學生更好地展開受力分析、模擬物體的運動過程、分辨物體的運動狀態(tài),繼而展開相應的計算。比如,在某個物理力學綜合題目中,給出的條件是“采購3000kg凈水劑,容器是容積為0.5m3的PVC桶,從凈水劑中取出30cm3作為檢驗樣品,稱得質(zhì)量為39.6g”,要求學生求解所需的PVC桶數(shù)量。這道題目中就涉及“質(zhì)量”這一概念,如果學生不能夠準確理解這一概念,就有可能出現(xiàn)錯誤。
(二)受力分析
受力分析是求解力學問題最關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié),教師在教學過程中,必須引導學生掌握正確的受力分析方法。教師可以采用分層教學的方式,確保學生能夠?qū)ξ矬w的受力情況形成系統(tǒng)的認識。
例題:建筑工人使用如圖1所示的滑輪組,試圖將600N的木箱在40s內(nèi)從地面均速吊到4m高的平臺上,已知使用的拉力大小為220N,忽略繩子重量和摩擦力,試求:木箱勻速上升的速度、建筑工人做的有用功的大小以及動滑輪的重力。
分析:本題給出了建筑工人的拉力大小、木箱的重量、時間等已知條件,并且不考慮繩子本身的重量和摩擦力,要求學生求解建筑工人的有用功大小和動滑輪的重力,就必須先完成正確的受力分析,只有得到正確的受力分析圖,才可能選擇出恰當?shù)慕忸}思路和方法。
(三)主動思考
如果想要幫助學生逐步形成正確的物理問題求解思路,就需要在課堂上主動引導學生提出問題,強化學生的問題意識,并引導學生獨立地進行思考,解決問題。比如,教師可以在學生做題的過程中,讓學生根據(jù)題目所給的條件,提出一些新的問題,比如“你還能提出哪些問題?”“你能提出什么問題?”引導學生發(fā)現(xiàn)題目中存在的物理信息,提出新的問題,通過積極的思考,完成新問題的正確解答。
(四)模型構(gòu)建
模型構(gòu)建能力也是求解力學問題的關(guān)鍵能力之一。所謂物理過程模型構(gòu)建就是將實際問題轉(zhuǎn)化成理想化的物理模型,采用物理模型遵循的物理規(guī)律完成實際問題的求解。在初中階段,學生接觸到的理想化物理運動過程包括“自由落體運動”“光滑斜面上小球的運動”“簡諧運動”“理想氣體狀態(tài)方程pV=nRT”等。教師在這些內(nèi)容的教學過程中,可以有針對性地展開模型構(gòu)建教學,幫助學生明確運動過程,形成對物理過程的深刻認識。
對力與運動的考查是物理中考的熱點問題之一,在中考物理試卷中往往會以壓軸題的形式出現(xiàn),而斜面模型是力學問題中最為常見的,也是最為經(jīng)典的物理模型之一??v觀往屆中考物理試題可以發(fā)現(xiàn),斜面模型的應用非常頻繁,其中絕大部分和力學主干知識相結(jié)合,值得引起廣大師生的重視。教師在斜面模型的應用試題類型教學過程中,往往存在一些“陷阱”,需要特別關(guān)注。
案例1:粗糙斜面上固定一個物塊,且斜面固定在水平面上,求物塊沿斜面勻速下滑時,與斜面間的動摩擦因數(shù)。(如圖2所示)
案例2:光滑斜面上固定一個物塊,且斜面固定在水平面上,求物塊沿斜面加速下滑時的加速度。(如圖3所示)
分析:兩個案例都涉及斜面模型,不同的是案例1中的斜面是粗糙的,物塊沿斜面下滑時還要受到滑動摩擦力的作用,而案例2中的斜面是光滑的,物塊沿斜面下滑時只受到重力和斜面支持力的作用。同樣是斜面模型,受力分析圖卻存在差異,需要特別關(guān)注。
三、初中物理解題思路培養(yǎng)策略
(一)從基礎知識入手培養(yǎng)解題思路
在初中物理課程中涉及很多重難點物理知識,如力學、電學、磁學等,尤其是力學考查的知識點較多,對學生的邏輯思維能力提出了較高的要求。因此教師在教學過程中要有意識地引導學生,將復雜問題簡單化,分解知識結(jié)構(gòu),逐層逐節(jié)展開學習,降低學習難度。比如,在學習“摩擦力”這一概念時,很多學生無法理解運動與摩擦力的關(guān)系,教師可以有意識地引導學生自主模擬分析物體受到的不同的摩擦力,包括滑動摩擦、滾動摩擦、靜摩擦、滾壓摩擦和轉(zhuǎn)動摩擦等,通過對生活現(xiàn)象的觀察理解運動與摩擦力的關(guān)系。只有把握住核心知識內(nèi)容,才可能形成正確的解題思路。
(二)從生活層面入手培養(yǎng)解題思路
物理知識來源于生活,是從很多生活中的現(xiàn)象總結(jié)而成的,這一點在力學中表現(xiàn)得非常顯著,比如:成熟的蘋果掉落、樹葉在水面上漂浮等都含有豐富的物理知識。教師在教學過程中要引導學生將物理知識和生活現(xiàn)象結(jié)合起來,從而提高物理力學解題思維。在現(xiàn)階段的物理中考試卷中,很多試題都是借助生活中的現(xiàn)象命制的,需要經(jīng)過分析,將已知條件提取出來,才能發(fā)現(xiàn)其中隱藏的有效信息。
總之,力學作為初中物理課程中重要的組成部分之一,是鍛煉學生綜合素質(zhì),強化物理基礎的關(guān)鍵。教師應該引導學生正確認識研究對象,完成受力分析,厘清題目涉及的物理模型,明確用到的定理、公式,遵循因材施教的原則,引導學生充分認識題目設計的意義,形成正確的解題思路。
參考文獻:
[1]趙濤.初中物理力學綜合題解題技巧探究[J].數(shù)理化學習,2020(7).