高中物理力学学习误区

2020-11-03 06:11黄淑豫钱保义罗加兵
数理报(学习实践) 2020年36期
关键词:物理概念受力分析物理模型

黄淑豫 钱保义 罗加兵

摘要:当今社会,物理知识与人们的日常生活联系非常密切,是推动“社会进步,科技发展”的重要力量之一。高中物理不仅内容上比初中难度增大很多,连思维方式也变了许多,对于初进高中的高一学生来说,无疑是晴天霹雳。有些学生学习主动性不强、意志力薄弱且不善于调节学习方法,自信心大受打击。

关键词:受力分析;物理概念;审题;物理情境;物理模型

力学知识是高中物理的“重头戏”,为了帮助学生重拾物理学习兴趣,尽快适应高中物理生活,本文针对学生在力学上的误区进行了为期一年的研究得出:

1.研究对象选择不准确

对于力學题目,仔细审题后选择合适的研究对象并对其正确受力分析,同时要考虑“先整体后隔离”的方法。不同类型题目,所选研究对象可能不同。即便是同一个题目,研究对象也会跟着条件的变化而改变。例如,三根完全相同的轻弹簧首尾相连构成正三角形,弹簧劲度系数为k,若在三个节点上施加大小均为F、方向互成120的三个力,则三角形的周长增加量为多少?此题的研究对象选择节点是最合适的,若选择弹簧就容易分析偏了。

2.受力分析不准确

准确选择研究对象后,受力分析时一定不能想当然添力或少力。例如;光滑斜面上的物体向下运动不是因为受到了下滑的力,实际上是重力在沿斜面方向上有一个下滑的作用效果。若想正确受力分析,口诀很重要:“一重二弹三摩擦四其他”。按顺序分析的前提下,要明白我们是要对受力物体进行分析而不是分析施力物体,只需要考虑这个研究对象受到了几个力,而不要去管它对别的物体施加的力。例如:同样是斜面上的物体,对物体分析时不要考虑它对斜面的压力。

3.物理概念的理解不准确

有些学生对物理中许多概念的认知是一知半解,比如速度和速率,瞬时速度的大小叫瞬时速率(也简称速率,但生活中所说的速率还需认真要判断是否是瞬时速率),而平均速度的大小却不是平均速率,学生往往在这儿掉入陷阱。例如:我们在学习速度和速率的概念时,子弹出枪口时的速度就是瞬时速度,汽车上的速度计记录的是瞬时速率,火车从北京到上海的速度就是平均速度等等,只有正确理解概念,才能准确对题目做出判断。

学习摩擦力时,不能先入为主地认为摩擦力就是阻碍物体的运动。根据概念可知,摩擦力阻碍的是物体的相对运动或相对运动趋势,而不是物体的运动(物体的运动是依据参考系而决定的)。例如:人走路时往后蹬地,故而受到向前的静摩擦力,这里作为动力而非阻力。

4.审题不清,漏掉题目中的关键字词

对于“绳模型”和“杆模型”在最高点时的情况,注意关键词“恰好”、“刚好”、“碰巧”等。对于弹簧及弹性绳的问题,在题中条件改变的瞬间,对于牛顿运动定律综合类题目,要仔细审题,不能漏掉关键的字词,否则就是白费力气了。例如:质量为2 kg的物体B和质量为1 kg的物体C用轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上。再将一个质量为3 kg的物体A轻放在B上的一瞬间,物体B的加速度大小为(取g=10m/s2)多少? 这类题目要明白轻放的瞬间,弹簧来不及发生形变。对A、B整体分析,根据牛顿第二定律得(mA+mB)g-F=(mA+mB)a,开始时弹簧的弹力等于B的重力,即F=mBg,解得a=6m/s2。

5.物理中图像类题目看似简单,却不能准确筛选图中信息

从高考的改革浪潮中,我们不难看出,创新是新时代的要求,同时科技的发展也离不开创新。为了适应时代,图像类题目本就是高考考点之一,也在新时代的影响下出现了创新型的图像类题目,比如:at,F-t,-x等等,而不仅仅局限于过去的常考题型(t,xt)。对此类题目的处理是:要仔细弄清坐标轴的含义,同时要将图像中所蕴含的已知条件筛选出来,并将图像转换成相应的物理情境来分析其运动过程。

6.对于文字叙述类题目,审题不全,不能把文字转换成准确的物理情境

每一个综合类题目,都要有一个动态的研究对象或研究系统,要能够把题目中的文字转换成准确的物理情境并画出相应的示意图,对其正确受力分析,还要注意不同运动阶段条件的变化,理解研究对象的整个运动过程,将题目的已知条件标记在图中,正确运动牛顿定律及运动学公式来解题,可能还会用到动能定理和动量守恒。例如:倾角=37°的足够长斜面固定在水平地面上。t=0时滑块以0=10m/s沿斜面向上运动,已知滑块与斜面间的动摩擦因数=0.5,取重力加速度g=10m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8。滑块上滑过程:mgsin+mgcos =ma1,解得a1=10m/s2,下滑过程:mgsin-mgcos=ma2,解得a2=2m/s2,上滑时间t1=错误!未找到引用源。=1s,上滑距离x=错误!未找到引用源。=5m,下滑过程x= ,解得t2=错误!未找到引用源。;t=3s时,滑块还处于下滑阶段,=a2(t-1)=4m/s。

7.特殊类题目需要特殊对待

每次期末考试前,学生都会做大量练习题,其中自然就有不少专题训练:绳-杆模型,滑板模型,连接体问题,传送带问题等等。对此类题目学生需要正确分析物理过程,抓住物体的运动特征,在头脑中建立清晰的物理情境,构建准确的物理模型。

倾斜传送带就分四种情况,从上(或下)轻放的,还有以一定的速度从上或下冲到传送带上的。若传送带往上匀速转动,小滑块向下以0冲上传送带。这类题目需要先分析滑块刚冲上传送带时的受力情况,滑块受重力、支持和摩擦力,若合力沿斜面向下,则滑块一直加速向下运动;若合力为零且传送带足够长,则滑块一直匀速;若合力沿斜面向上,则滑块先减速到零,之后摩擦力反向,滑块向上加速运动;若传送带不够长、则滑块在减速到零之前就已经到达传送带底端。因此滑块可能的运动情况有四种:(1)可能一直加速(2)可能一直匀速(3)可能先减速后反向加速(4)可能一直减速。

对于以上所说力学问题,综合考虑给出如下建议:

若是静力学题目,选择合适的研究对象或研究系统(有些题目可能需要转换研究对象),准确受力分析后就可以用平衡方程求解了。若是动力学分为两类:已知运动求受力和已知受力求运动。这两类情况的解题方法类似,具体要看题目中的研究对象情况(可能是一个也可能是多个组成的系统),根据需要选择牛顿运动定律、动能定理、动量定理或机械能守恒定律来求解。

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