张恩绮
【摘 要】对于高中物理中力学的学习来說,受力分析是比较重要的,作为最基础的内容,受力分析贯穿于高中三年的物理知识学习,是分析物理过程非常重要的步骤,因此受力分析能力关乎学生是学生学好物理的关键。而本文主要分析了借助三种思维方法来进行物理受力分析的策略,从而能够为高中物理的学习提供积极的帮助。
【关键词】高中物理 受力分析 思维方法
作为高中物理的学习来说,力学是其中非常重要的一部分内容。而在力学的学习过程中离不开受力分析过程。而笔者主要归纳了三种思维方法,即逆向思维法、假设法、整体法与隔离法相结合等,在复杂的力学知识学习过程中,这三种方法能够有效帮助学生的解题,以此能够使物理力学的学习更加有效,提升学习质量,有助于学生以后的学习与发展。
一、高中物理受力分析内容学习的三种方法
1.逆向思维法
所谓逆向思维,是指异于正常思维的反向思维方式。对于学生来说,在遇到一些比较难理解的问题时,运用这一思维方式,能够迎刃而解。尤其是高中物理的学习,需要学生具有较强的逻辑思维与形象思维能力。比如学生在物理学习中,解决一些比较抽象的、难以理解的问题,如果运用正常思维方式解决会比较麻烦,而且最终得出的结论的正确性也很难得到保证。而如果运用逆向思维的方式,会从另一个角度得到更多的未知条件,获得了一个解题新方向,并且也有助于学生思维能力的提升。如在解决下面这类问题过程中,就可以运用逆向思维方式。
如图1所示,物体m在沿斜面向上的拉力F的作用,沿着斜面匀速下滑,在这一过程中,斜面仍保持静止,斜面质量为M,那么水平面对斜面( )
A.有水平向左的摩擦力。B.支持力为(M+m)g。
C.支持力小于(M+m)g。D.无摩擦力。
针对这样的问题,很多学生首先就会想到要进行力的分解,而这并不是最合理的解题步骤。在分解力的过程中,会浪费一定的时间,而且也会在这一过程中出现思维混乱的问题。而如果借助逆向思维的方式,首先将物体与斜面看作一个整体,而在力F的作用下会处于平衡状态,那么这道题则变成了一个在水平面上,物体B在一个右前方力的作用下平衡,而接下来可以借助分解力的方法,将这个力分解成向前的一个力Fx,而向上的力则为Fy,因此受到地面对其向左摩擦力的影响来平衡Fx,也就是说水平面对斜面有水平向左的摩擦力,并且整个物体的支持力一定小于其重力,因此水平面对斜面的支持力小于(M+m)g。
2.假设法
学生在做题过程中,尤其是在受力分析过程中,经常会出现可能有受力,但似乎没有受力,针对这样的情况,不能进行直观判断,这时就需要借助假设法,假设受力或者不受力,从而能够推导出最终的结论,得到正确的结果。首先,我们需要假设该处存在(或不存在)力的作用;其次,推断出运动情况。针对题中的要求进行对比,判断是否符合要求。比如,针对下面的问题,如图2所示。一个质量分布均匀的球在光滑的地面上与挡板之间,处于静止状态,要求画出小球的受力分析图。
针对这样的问题,我们可以这样分析:思考小球的两个接触点,都是否存在作用力。如果不能合理分析出来,我们就可以采用假设法。假设地面不存在,小球就一定不会处于静止状态,因此F1是存在的。而如果挡板对小球有力F2的作用,那么小球一定不会处于静止状态。因此判断图3为正确的受力分析图。因此,我们在受力分析过程中,一旦遇到困难,就可以借助假设法,会更轻松地得出结论,也能保证答案的准确性。
3.整体法与隔离法
所谓整体法与隔离法,则是力学部分比较常用的方法。对于整体法来说,主要是从局部到全局的思维形式,这种方法具有一定的优势,能够合理系统地分析出整体的受力情况,从总体上发现事物的本质,找出事物的变化规律,以此能够积极预防中间环节的繁琐推断等,以此更灵活地解决问题[3]。而在做题过程中,如果遇到系统中存在多个研究对象的前提下可以采用先隔离再整体,也可以借助先整体再隔离的形式。如果研究系统外力,则可以考虑整体法;而如果研究系统内力,则可以使用隔离法。比如,下面的例题:
如图5所示,物体A靠在竖直墙面上,在力F的作用下,A、B保持静止,那么物体B的受力个数为( )。
A.2 B.3 C.4 D.5
对于此类问题,如果盲目运用隔离法,隔离B受力分析,就会发现如果要保证B平衡,就会出现下图两种现象:
而这两者存在一定的差异,也就是AB之间是否存在弹力和摩擦力。而对于A来说,有两个接触面,左侧与墙壁的接触面的受力情况,我们不清楚,因此首先需要弄懂墙壁是否对A有作用力。因为这个力是墙壁作用于A的,也可以将AB视为一个系统,墙壁给A的力就成为了系统的外力,因此这时可以考虑整体法解决问题,与此同时,还要借助假设法的形式,则可以得到图8,确定墙壁对A 没有作用力,因此只要A平衡就必须有图9的受力分析情况,因此证明B的受力分析只有图7是正确的,因此答案选择C。对于这样的问题,需要借助先整体、再隔离的形式。通过整体法解决系统外力的情况,再运用隔离法求出AB之间的内力。
总之,在物理力学的受力分析过程中,运用逆向思维、假设思维、整体思维与隔离思维形式,能够将问题的解决由难到易,由大化小,并且能够使学生有充足的思考空间来运用已知条件分析问题,避免思维的局限性,以此促进学生物理解题能力的提升,有助于学生未来的健康发展。
参考文献
[1]刘波.论常用思维方法在高中物理解题中应用[J]数理化解题研究,2016,(19):64-64.
[2]李博淳.高中物理力学题受力分析解题反思[J]新教育时代电子杂志:学生版,2017,(5):52-53.
[3]罗智仁.高中物理物体受力分析问题及思考[J]经贸实践,2016,(24):19-21.