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中学物理的知识板块与学法指导.doc

1、物理专题讲座广东省大埔县进光中学中学物理的知识板块与学法指导物理学对中学生来说是较为难学的一门课程,因为物理学是以“物质最普通、最基本的运动”为研究对象,故其包罗的知识和技能是十分广泛的。就物理现象而言,从宏观到微观;就物理学说而言,从经典到现代;就研究方法而言,从观察、实验到假设猜想等。知识内容包括力、热、电磁、光、原子与原子核等庞大的知识体系,往往给初学者留下杂乱无序的印象。况且,物理又与数学、化学等学科密切相关。现从中学物理知识系统中抽出带有共性的几个知识板块,围绕其内容特征、有关的学习方法及掌握它们的达标要求,分述如下。一、物理现象物理理论是以具体的物理现象为基础的,因此物理学的研究是

2、从对物理现象的观察、实验入手的,这就决定了学习者在学习物理知识时,须先从感知现象,继而“以物究理”。虽然物理学研究的是自然界物质对象最普遍的运动规律,但不同形态的物质对象在其运动(变化)中所表现出的外部特征和相互联系仍有所差别。所以无论是学习新的知识还是运用已知的物理概念和规律去分析解决问题时,都要从物质对象在运动中的外部特征和相互联系入手,弄清楚物理现象,自己能深有实感地体验到究竟在眼前发生了什么事件,在头脑中形成一幅有关过程的景象,这就叫建立正确的物理图景。离开物理现象去学物理或解物理问题是寸步难行的。由此可知,学习者头脑中物理景象的再现能力是学好物理知识的一种特殊本领。一般说来,物理现象

3、包括以下三个组成部分:一是参与物,二是物体所参与的物理过程,三是物理过程中的各个状态。1、参与物参与物是指参与所研究的物理现象中的物理客体。由于实际发生的物理现象中参与的客体众多,影响因素繁杂,所以为了抓住现象的重要特征,舍弃其次要因素,往往要对所研究的物理客体进行简化,称之为建立物理模型。物理模型虽然是将实际物理客体理想化,但由于它经过了科学的抽象,因而能正确地反映客观物理现象。在中学学习阶段所涉及到的“参与物”如下(这里谈的参与物并非参与物理现象的真实客体,而应为经过抽象化的物理理想模型。)机械质点质点和质点系非机械质点有固定转动轴刚体参无固定转动轴与大量分子组成的系统物连续质点系大量电子

4、组成的系统大量光子组成的系统引力场场静电场磁场电磁场应该指出的是,对多个客体参与的物理现象,能否准确地确定研究对象的关键,在于读者必须认真地分析各个参与物之间的相互联系,而确定研究对象乃是认清一个复杂物理现象的重要环节之一。物理现象中参与物的类型与个数,会直接影响解题所采用的物理规律和原理。例如:遇到的是由一两个力学质点中带电粒子在电磁场中运动的问题,通过其受力分析再恰当地运用牛顿定律,大多数问题会得到圆满的解决;但当遇到有相当数量的质点参与的波动现象问题时,所采用的物理规律和解题方法就大不相同了。更要说明,对物理现象中的参与物,不仅弄清其类型;还要把握其物理性质或状态能量(速度、能量等),这

5、样才能认清其宏观表征和正确选用有关的规律和方法。2、物体所参与的物理过程是指参与物在物理环境中的运动(变化)历程。而物理环境是研究对象所处的理想化环境,其基本特征:第一,物理过程是对实际发生的运动(变化)的抽象或模拟。物理过程来自于实际运动过程,现实中的运动或变化过程是所抽象出物理过程的基础。第二,物理过程与现实运动过程不同,它是人们对实际运动过程进行思维加工,抛弃非物理属性,抽象出纯物理属性,忽略次要因素,保留主要因素的理想化运动过程。读者在学习物理知识中会感受到,只有正确地分析物理过程,才能弄清物理概念和规律的来龙去脉,对概念和规律理解透彻,把握其实质和内在含义,并且,正确地分析物理过程也

6、是解决物理问题的关键。要使物理过程分析得当,一般应遵循下列步骤:首先确定研究对象,建立正确的物理理想化模型。其次,分析所处环境,建立合理的物理环境。再次,准确地分析理想化模型在物理环境中的运动变化。可感知的;难以感知的外显的;隐含的物单一过程变化迟缓的;短暂瞬时的理宏观的;微观的过前、后有因果关系的程几个过程的先后出现前、后无因果关系的组合过程几个过程在同一时间出现几个过程不停地往返循环出现从上面提到的物理过程的种类来看,有在单一过程中可感知的、外显的、变化迟缓的以及宏观的,较容易被读者察觉和认识的,也有些物理过程是难以被读者感知的、瞬时的。例如:“子弹打木块”模型;从高空下落的物体,碰到在地

7、面竖直放置轻弹簧的上端,物体继续向下运动就隐含着一段短暂的加速过程,这一过程往往容易被忽视。至于同一时间内发生了几个物理过程的交错和往返,最典型的实例是由电容器C和电感线圈L组成的振荡电路,当被充电的电容器一开始放电,电感器就同时开始了充磁过程,电场和磁场的运动是交错、往返的。3、物理过程中各个状态物理现象中任一物理过程都是由无数个连续的状态点依时间先后组合而成的。一般说来,物理过程中事物表现出的状态多种多样,所谓状态包括诸如:物体形态、运动状态、受力状态、平衡状态、物体的热运动状态、带电状态、场的分布状态、直至微观世界中原子核外电子的受激发状态等等。物理现象中有些状态是能用肉眼观察到的,也有

8、些状态则要借助一些物理手段,例如实验、绘图才可觉察到。但是还有不少的物理状态,则要靠读者的想象才能建立图景。比如:电场、磁场分布状态。像将两个带异性电荷的绝缘导体分离或靠近,各自的电势状态变化、电场状态的重新分布。这就需要不断提高读者建立物理图景和实感能力,才能正确地觉察或感知到上述状态的特征。平衡状态;不平衡状态物静态;动态理一般状态;特殊状态状稳定状态;不定状态态常态与非常态、临界态等从上面指出的物理状态的主要类型看来,读者在学习中难以把握的还是“动态”、“不定状态”、“临界态”等。下面举例分析说明:mF图1例题一如图1所示,小球m被轻质绳斜吊在光滑斜面上,今用力F向左缓慢地推动斜劈。在这

9、个过程中绳子上的张力将()A、越来越大B、越来越小C、先减小后增大D、先增大后减小mF图2NGT分析与解分析此题时,读者往往没考虑到小球受到三个力的制约关系和整个过程的动态变化,只习惯于把过程归结为某一特殊状态的静力平衡,以至当作斜面上的一般受力情况分析,或以开始的短暂现象代替整个过程。从而得出张力“越来越小”的错误答案。正确的做法是根据图2,受力分析和有关角度,运用正弦定律不难得出:因整个过程中支持力N的方向始终不变,绳子拉力应由角度的变化决定。当角增大时,绳子张力随之减小,直至时,绳子张力最小。当,则随角增大时,绳子张力变大。故而C答案是正确的。GYGX图3G简便的解法是:将小球所受三个力

10、合成而平衡的问题,变换一下思路改为对小球重力G的分解,因支持力N方向始终不变,去研究动态中的张力变化。显见,重力G垂直于斜面的分力GY为支持力N的平衡力;而G的另一个分力GX,其大小必与绳子张力等值而反向(又是平衡力)。为此,问题就变成一个恒力(G)分解为一定方向的分力GY,另一个方向和大小均不定的分力GX。运用矢量分解三角形见图3,随着角增大过程,GY一直变大;而GX由大变小,后又变大。又例如,物体静放在有倾角的传送带上,当其加速向斜下方传送物体时,物体受到的静摩擦力一“不定态”的力,随着传送带加速度的量值改变,静摩擦力“可有”也“可为零”;“方向可斜上”也“可向斜下”。(请读者自行思考练习

11、一下)。读者如何提高对较复杂的物理现象的认识能力呢?其一要多渠道地充实个人头脑中的感性素材。实践表明,广泛收集信息,感知客观事物能力较强的人,对学习物理就十分有利。其二要对身边发生的那些熟视无睹的自然现象,有意识地进行科学抽象。其三要学会多借助一些形象手段去分析思考问题,如绘图、动手实验等。只要读者重视,把研究物理现象作为学习和应用物理学的出发点,在明确“参与物”的前提下,细心分析“物理过程”和有关“状态”,经过一段时间的实践,一定会提高建立物理图景的能力。二、物理概念中学物理的基础理论主要是指物理概念、定律以及相关的定理、原理、法则、方程、假说、模型等。而物理概念是物理学大厦的砖石,又是对物

12、理世界的数学描述。它同时又是物理现象本质特征词的表达以及把实验测量联系起来的纽带,其为物理学的精髓。物理概念的内涵是物理现象的概括化和抽象化的思维形式,它反映的不再是个别的物理现象、具体的物理过程和特殊的物理状态,而是物理世界中具有相同本质属性的物理客体、物理过程和物理状态。例如:物理学中力的概念就概括了重力、弹力、摩擦力、电磁力等物体相互间作用的共性。所谓物理概念的概括性就是这种异中之同。另外,每个物理概念又有与其它物理概念不同的个别特征,像匀速直线运动就不同于其它直线运动,物体的惯性也不同于物体的其它属性。这是谈物理概念的同中之异,即抽象化的意义。物理学中的概念可分为以物理现象本质特征词表

13、达的概念和需要一系列建立在量度基础上以符号和数学语言表达的量物理量两大类。读者从中学课本中不难看出,许多物理概念除了用词语表达以外,还采用数学公式来表述。显然,离开了数学特有的逻辑推理和概括能力,有些物理量,甚至像力学中最常见的速度、加速度等概念都无法确切表达。用词描写物理现象。如:色散、干涉、衍射、衰变等语描写参与物。如:质点、刚体、点光源等表描写物理器件、装置的。如:理想变压器、电容器等达描写物体运动形式。如:匀速圆周运动、简谐振动等的描写物理过程。如:等温过程、碰撞等物概描写物理状态。如:相对静止、平衡等理念概用念数概基本物理量与导出量学念状态量与过程量矢量语或恒量与变量言物绝对量与相对

14、量标量表理微观量与宏观量达量的形成正确的物理概念是学好物理学的关键所在,物理概念的形成一般经历三个阶段,两次认识的升华。即:感性的具体理性的抽象理性的具体第一阶段第二阶段第三阶段升华再升华读者头脑里如没有建立在丰富的物理现象基础上的正确图景,即没有“感性的具体”,根本无从谈概念的形成,而“理性的抽象”是依靠去粗取精、去伪存真、由表及里和由此及彼的加工才渐渐形成的。如:没有各种能使人们感知的一个个具体的使物体发生形变或产生速度变化的效果的实例,就很难抽象出物体之间相互作用的特征力的概念。然而,在读者脑海里仅有力的抽象定义与力的概念完全形成尚存在着相当大的差距。真正地形成力的概念还需通过大量的实例

15、印证,演绎性的练习使“理性的抽象”再次升华为“理性的具体”。如果在学习到电磁力时,脑海里又重现了机械力作用的种种效果的影象,这就说明对力的概念有了进一步的认识。不光是一句简单“物体间相互作用”结论性的空话,而是能联想和类比起许许多多不同类型力作用的效果感知的再现,此时力的概念才算真正地形成。只有在知识具体的运用中才能加深对概念的理解。正因为初学者忽视了概念从抽象向着具体化的再升华,所以不能得心应手地解多变的物理问题。为此,对作为物理概念的核心的物理量,应从以下六个方面去认识理解:(1)引出目的。为什么要引出这一物理量,换言之,该物理量是用来描述什么的。(2)量度法则。如何定义这一物理量及其数学

16、表达式。(3)单位规定。换算关系。(4)量性。是矢量还是标量。(5)决定因素。被研究的物理量究竟受哪些其它物理量的制约,是因果制约关系,还是相关无因果制约关系。从而进一步揭示它们之间的函数关系。使之与物理定律有机地联系起来。(6)测量方法。可用什么仪器(表)直接测量,应注意什么问题,不能直接测量的物理量又需什么实验去间接测定。三、物理规律物理规律是对物体的基本运动及其有关属性的发展变化的客观概括,反映着在某一条件下发生的一定物理过程的必然性。而这种运动或属性所描写的参量之间的制约关系是不依人们的意志为转移的。人类只能通过一定的手段去揭示上述必然的关系,利用它为人类服务。物理规律物理定律:牛顿定

17、律、机械能守恒定律、动量守恒定律等物理定理:动能定理、动量定理等物理定则(法则):右手定则、平行四边形定则等物理原理:电场叠加原理、运动的独立性原理等物理物理规律性知识:串联电路中电压、功率分配规律等对上述几个类型的物理规律在学习时应注意:(1)物理定律中,无论是制约某物理量的决定因素、几个物理量之间依赖关系、或是确定某个物理量方向的制约条件及保持运动的充要条件等,皆以观察实验为基础,通过大量的定量研究归纳而得出结论。如:牛顿第二、第三定律,电阻定律,欧姆定律,楞次定律,光的反射定律等都是通过探索性的实验而获得正确的结果。总之,物理规律生存基础就是实验,离开了它,也就谈不上物理定律的存在。(2

18、)物理定律的表达方式。物理定律是中学物理规律的核心,它是在实验的基础上对客观物理过程作了严谨而科学的探索,确定对某个物理量受其它物理量的制约而建立起的函数关系。一般,物理定律的表达方式有三种:其一以文字的叙述其各物理量间的定量关系,如:楞次定律;其二为代数式,即函数表达关系式,如:牛顿第二定律;其三更醒目的一种方式是函数图象,如:欧姆定律的UI图象。(3)物理规律的类型。物理定律:科学上对某种客观规律的概括。它反映事物在一定条件下发生一定变化过程的必然关系。定律必是从实验总结出的客观规律。物理定理:运用数学或其它手段从定律导出的规律,且通过一定论据证明具有科学性的结论。物理定则或法则:为帮助理

19、解和便于记忆,用来表达事物间内在联系,并得到公认的一种方法。物理原理:是带有普通性的、最基本的,可以作为其它规律的基础的规律。例如:电场叠加原理等。(4)物理学中其他规律性的知识。物理规律的范围,在中学课本中除了上面谈到的物理定律、定理、定则外,还有相当多没有被明确规定名称的规律性知识。如:如重力随地球的纬度、高度变化规律,单摆的周期公式及电路的路端电压变化规律等。绝不能忽视这些规律性知识在中学物理基础知识体系中的地位,也不要低估运用它们在解决问题时的重要作用。(5)学好和掌握物理规律,首先明确物理定律或规律性知识究竟研究什么?其次,明确定律的实验根据,必须树立一切定律均是来自于观察实验的结果

20、的观念。读者还必须重视对物理定律验证实验,加深对有关定律的感性认识。第三,把握物理定律的“文字叙述”、“解析代数式”和“函数图象”三种表达方式,并将三者有机地融于一体。第四,强调物理定律的使用条件和适用范围。如:库仑定律只能在真空中点电荷相互作用的条件下使用;牛顿定律则以宏观物体和低速运动为适用范围;机械能守恒定律限于在系统内仅重力和弹簧弹力作功的条件下运用;而动量守恒定律的适用条件则为系统合外力为零,其适用范围可扩展到微观粒子运动。最后,使用定律时要注意它们的一些特征。如:牛顿第二定律的“瞬时对应性”,部分电路欧姆定律的“对应性”等。四、物理学说学说是指学术上有系统的主张或独到的见解。中学物

21、理的学说有分子运动论、电子论、分子环流说、光的本性学说、原子的核式结构学说等。中学课本上的物理学说大致分为两种:一是以大量的实验事实为依据,提出若干个基本论点。如:正是在“粒子散射实验”的实验结论基础上,卢瑟福提出有正电集中的核式结构原子模型。另一种情况是在学说的构建中,起始并无实验或事实根据,而是从根据数学模型或解数学方程的结果提出的。比如电磁波学说,就是麦克斯韦根据波动方程而大胆提出的,后来经赫兹等科学家用实验才证实了麦克斯韦电磁波动理论的正确性。对中学课本所涉及的物理学说、假说,学习运用时应注意:第一,理解学说及假说的要点及其内涵。第二,认识不管以什么形式立论的学说,都必须有其充分的论据

22、、事实或实验证明,以及严谨的数学模型等。第三,任何学说或假设都是相对的真理,随着人类观察实验的手段进展,随着对物理世界的认识不断深化,那些仅仅反映了客观事物某一侧面的学说就应加以修正或充实,相对真理才有可能向着绝对真理逼近。光的本性学说的构建史就充分阐明了这一论点。最后,读者要学会运用物理学说阐明某些物理现象和规律机理的本领。一些人在学习物理时只热衷于物理的数学符号表达、善于解计算类型的物理问题,而对运用恰当的语句加以阐述这种类型的物理题,则是十分怵头,这恰恰说明其论理能力的薄弱。实际上能否学好理科课程,往往要看他的“论理能力”的强弱,这点要特别地重视。五、物理技能运动示意图、物理过程示意图、

23、装置设备示意图(1)示意图:技术流程示意图(远距离送电等)物(2)矢量图:物体受力图、力线分布图、矢量合成与分解图理(3)函数图:运动方程图(运动物体,(St)、(vt)、(at)等)学电路图(电流流向)中(4)路线图:的光路图(光路控制图,成像图)图实物图(平面图、立体图(三视图)(5)物件图: 模型图元件符号图(6)知识框架或结构图:知识树、知识网络学习好物理的另一标志:还表现在学会运用和熟练掌握有关计算、识图、作图、实验、实习等基本技能上,落实“基本知识”和“基本技能”两个重要的学习要求。从上列物理学有关图的类型可知,物理的“识图”与“作图”在物理技能中占有重要地位。下面仅就各章节都涉及

24、的“函数图”作一重点剖析:物理图像可将抽象的物理规律形象地表述出来。用它反映某些物理状态变化的过程,既可使该变化的整体特征一目了然;又可将变化过程中的暂态“定格”,从而对变化过程中的某一瞬态进行深入研究。在物理实验中,图像还是一种整理实验数据,探索物理规律的好方法。另外,许多棘手的物理难题,也可以利用图像得到巧妙解决。为此,使用这种“数与形”结合的方法,不仅有助于对物理知识的掌握;而且还能提高分析、解决问题的能力。运用图像法解决物理问题的要点有三个:第一,“先看”。是指全面而有序地看懂图像中的“轴”、“线”、“斜率”和“点”所表示的含义。首先要看清楚“坐标轴”所表示的物理量,才能够明确究竟研究

25、的哪个物理量跟另一物理量之间的制约关系,从而理解其物理意义。然后再看“线段”,把握两个相关的物理量变化的趋势及具体过程。三看“斜率”,准确掌握上述两量间的变化的快慢与方向。四看“交点”,方可了解两相关物理量的变化范围及给出的有关条件。第二,“再变”。是指在看懂图像,了解其多层物理内涵之后,再进一步掌握有关:“图与图”、“图与式”和“图与物”之间的变通能力。F1F2F3V1V2V3图4第三,“后判断”。即经过上述过程,最终方可运用图像法对有些问题作出简明、准确的判断。“看轴、看线”的例题。机车在额定功率下行驶时,牵引力(F)与速率(v)关系图像如图4所示,试分析机车的最大的稳定速率vm。分析与解

26、首先认清直角坐标纵、横两轴所表示的物理量F与v之后,再来“看线”。图中一种是反映F跟v变化所对应的坐标点形成的“实线”,为双曲线的一支。另一种是为便于分析问题所绘的一些辅助的“虚线”,如图所示的平行于两轴的虚线,有时根据需要还可绘出切线或割线等辅助线。总之,“看线”时,必须借助“实”与“虚”两种线段的结合,才能达到运用图像法解决问题的目的。为简便起见,设机车所受阻力f大小不变。根据公式(P为机车的额定功率)画出的双曲线,在纵轴上取三个点,三点的数量值分别为,过此三点分别作F轴的垂线,与曲线交于三点,三点的横坐标,即在该牵引力作用下机车的速率。有了这些线和点,就便于对机车受的牵引力随速率变化的过

27、程进行分析。当机车速率为时,因为牵引力,此时机车加速度,则机车速率在不断增大;当机车速率为时,因为,则,机车将作匀速直线运动;假设机车的速率仍能增大到,则此时。机车将作减速运动直到其速率等于时,保持匀速运动。由此可知,在额定功率下,机车具有稳定速率的条件是,此时机车稳定速率。“看斜率”例题。物理图像中斜率以图线上一点切线与横轴交角的正切值表示。图像不同、轴所代表的物理量不同,则图像斜率的意义也不同。“斜率”不仅反映了一个量随另一个量变化的速率与方向;它还能给出一些坐标轴反映不出来的隐含物理量的大小和方向。比如:直线运动的vt图像的斜率反映加速度大小和方向;研究弹簧在弹性限度内形变跟外力变化规律

28、的xF图像中斜率又反映了弹簧的劲度系数k。“看点”的例题介绍。物理图像中的“点”可分为两种:一是图线与纵、横两轴的交点,有时还能由两个点指明两个相关物理量的变化区间。二是画在同一坐标系内的两条图线的交点,此点往往是题目所给出的隐含条件。(请读者自行分析闭合电路中路端电压U,如何随外电阻R和内电阻r的改变而变化的规律。)“变通”例题介绍。“变通”是指在学会“看图”基础上能够加以变化的本领。物理图像中的“变通”常见有三种:第一种是“轴与轴”的互变。指的是由一种图像变换成相应的另一种图像。又如:根据波形图绘出指定质点的振动图像。(中学已不作要求)第二种是“图与式”的互变。是指根据给出的物理关系式去描

29、绘其对应的图像;或逆向依据图像写出对应的关系式。第三种是“图与物”的互变。是指将某给定的物理过程与产生这一过程所对应的物理现象的图像相互变换。1234ti01234ti01234ti01234ti0t=L/vABCD图6AB1B2vLLLLx图5例如:如图5中A是一边长为L的正方形线框,电阻为R,今维持线框以恒定的速度v沿x轴运动,并穿过图中所示的两个匀强磁场区域(且)。若以逆时针方向为电流的正方向,线框在图示位置的时刻作为时间的零点,则线框中的感应电流随时间t的变化图像为图6中的哪个图?(答案:D)六、物理方法如何学会物理,首先要了解和学会物理学的那些基本的研究方法,物理学方法是以自然界具体

30、物质运动形态及其变化为研究对象,以实验和数学方法相结合为主要研究手段,去探索物理规律的一整套方法。对于学生来说,除了要了解物理学研究的一般方法外,还要重视物理学的学习方法。下面将中学物理的系列方法整理归纳如下:(1)观察实验方法中学物理系列方法物理学的研究方法(2)理想化模型方法(3)数学方法(4)假设猜想方法(1)获取知识(不同章节)的具体学法物理学的学法(2)运动知识分析、解决物理问题方法(3)整理、检测物理知识、技能的方法下面重点介绍中学物理的学习学法。物理学包括内容非常丰富,且与生产、生活实际广泛地联系,涉及问题的类型又相当复杂。许多人反映:不少物理难题在分析处理时,无从着手,令人费解

31、,那么物理的疑难问题究竟难在哪里?总的来说,大致有以下三个方面:一是抓不住物理现象的本质,不能一眼看穿问题的原始型。有的“以假乱真”、有的“过程隐蔽”、有的“叙述繁琐”、有的“大异中有小同或大同中有小异”等。二是剖析不清现象之间的内在联系和过程中的变化层次。在问题的纵向发展上抓不住转折点,难以通过层次的分析而设计合理的“垫步”或“过渡点”。三是不能正确地解割各类型知识的组合。在问题的横向扩展上抓不准联系点、结合点,而尝试对表面看来毫无相关的知识板块,进行“搭桥”设计。参与物体有几个?(1)“识物”何状态、几个过程建立图景有无隐含、虚设或假像运用概念、规律,判断(2)“归理”推理达到“异中求同”

32、洞察本质通过分析变化;剖析层次;(3)“理路”解割联系,以达到“同中求异”确立思路物理方法;数学方法;(4)“择法”经验推理;直觉判断优选方法为此,向读者提供解析物理难题的基本方法:具体而言,“识物”是解题的出发点。通过审题抓关键字词,借助示意图形,搞清物理事实,从千变万化的物理现象中,揭示本质所在,这种“异中求同”的科学抽象能力是解题的关健。只有从变化中“归”了“理”,才能使问题具备求解的“框架”与“把手”。在抓住了物理现象的本质之后,还必须运用“同中求异”思维方法去理顺三方面的思路:一为找准从“原始型”衍变到“变化型”以至“实用型”的知识变化点;二为通过对知识层次的纵向剖析,找到从题目中的

33、一个“弯”到两、三个“弯”垫步的中转点;三为解割横向知识的板块组合,找到从“一块”到“两、三块”知识的结合点。最后再选择恰当的方法给予解决。(在以后的例题讲解或练习中,希望大家慢慢体会,并悟出其中的精髓。)总之,上述有关中学物理学各章节中抽出的带有共性的六个知识板块,虽各有其相对独立的内容和相应的学法,而从总体把握上又成为相辅相承不可分割的整体,其核心内容是物理的理论板块,即物理概念、规律和学说。完受力分析对物体进行受力分析是解决力学问题的重要步骤,对物体作受力分析应把握的要点是:“确定对象是前提,根据原则找准力,运用矢量合分法,求出合力达目的”。 Mm图1“确定受力对象”是受力分析的出发点。

34、某一力学现象中参与物往往不只一个,显然在找力之前必须先明确“研究谁”:是一个质点,还是几个质点组成的物体系;是有固定转轴的杆件,还是几个杆或质点与杆件组成的系统;或是大量质点组成的系统。除研究一个质点或一个定轴杆件外,其它四种研究对象,都存在着研究的整体和局部的先后顺序的问题,也是就常说的“整体法”与“隔离法”选择的问题。例1三个轻滑轮,按图1的方式用细绳将质量为M的平台和站在台上质量为m的人连接起来组成一系统。当人拉住细绳的一端使整个装置处于平衡状态时,试求:人拉绳的力和人对平台的压力。分析与处理为了求人拉绳的力T,我们可将质量为m的人与平台M视为一体(研究对象),结合定滑轮是等臂杠杆的性质

35、,受力关系如图2所示。有: Mm图2TT2T4T即可得出人拉绳的力为。第二问欲求人对平台的压力,必须把人或平台作为研究对象(隔离法),进行受力分析,再运用平衡条件和牛顿第三定律,即可求出N。对人分析,有:将代入上式,即得。当然,对平台分析也能得出上述结果。(略)“找准每个力”是受力分析的关键点。“找准力”建立在以下前提上:首先对每类力的特征要深刻分析,注意其易混、易错之处;其次明确找力的原则。胡克弹力(满足胡克定律的弹力)弹性力非胡克弹力(不满足胡克定律的弹力)滑动摩擦力摩擦力静摩擦力万有引力(重力)静电场力电场力非静电场力(感应电场力)磁场力安培力、洛仑兹力接触力场力力的种类根据力的性质可将

36、力分为两大类:找力原则:受力分析的关键在于将力找准。第一个原则从力的产生条件去找(见表)三种机械力产生条件对比表产生条件备注重力(G)有质量m的物体处于地球表面附近不计m物体:有细绳、轻杆等,人造卫星、飞船必须依万有引力考虑。弹性力(N)两物体接触接触物体发生形变(伸长、缩短)(弯曲、扭转、切变等)摩擦力(f)有弹力产生两物体接触发生形变两物体接触表面不光滑两物体发生相对运动或有相对运动的趋势第二个原则从力的作用效果去找从力作用于物体产生的加速度和引起的形变去确定物体所受力的大小、方向和作用点。第三个原则从力的反作用去找几个联体组成的物体系统,运用隔离法仅就某一研究对象直接进行受力分析,往往容

37、易将有的力丢掉,若变换角度从跟物体联接的另一个物体去找力,从其后者受到的作用力再确定前者受到的力,将会避免失误。AB图3例2两个叠放于转盘上的物体A和B,跟着转盘一起绕竖直轴作圆周运动,如图3所示,试指出A物体受力的个数。()A、3个B、4个C、5个D、6个分析与解A物体受到的重力(G)、盘面支持力(Q)和B物体对它的压力(N),是较容易找准的三个力,接着再可以找出的力是盘给A物下表面指向盘心的静摩擦力,(此力是从产生向心加速度效果出发)。然而上表面也还受一个类似这样的静摩擦力,由于B物体也作圆周运动,要受到A物体对它的静摩擦力来提供向心力,则A物体必然受到B物体给它的反作用力。故而正确的选项

38、是C。第四个原则从分析物体运动状态去找ma图4一般说来,除了重力(静电力)外,其它的力,如弹力、摩擦力、安培力、洛仑兹力等,均受物体运动的状态或其变化的影响。如做圆周运动的小球在最高点速度不同对其受的弹力的影响也不同。因为,v制约着,从而制约着向心力。例3一个质量为m的物体放在与水平方向成倾角为的斜向的传送带上,传送带以加速度a沿斜下方向运动,且物体总与传送带保持相对静止(如图4所示)。试分析物体受力情况。分析与解物体m受重力(G)和传送带的支持力(N),是很容易找到的,至于物体受到皮带给它的静摩擦力,则必须从系统的加速度的大小来具体分析,一般讲有三种可能:当传送带的加速度时,即物体所受的重力

39、与支持力的合力,刚好提供物体的加速度,使其与传送带加速度相同,此时物体与传送带之间不存在相对运动趋势,故而物体受到的摩擦力为零。当时,物体所受重力与支持力的合力提供的加速度小于传送带的加速度,则物体相对皮带有斜向上的运动趋势,故而有静摩擦力产生,方向向斜下方,量值为。当时,物体所受重力与支持力的合力提供的加速度大于传送带的加速度,则物体相对皮带有斜向下的运动趋势,故而有斜向上、量值为的静摩擦力产生。总之,上述找力四原则,所考虑的侧面不同,应用时必须结合一起相辅相成,只要大家加强练习运用,定能打好“受力分析”基础。AB墙F图5物体受力分析练习:1、如图5所示,用水平力F挤压A、B两块方砖,使其静止于墙壁和薄板之间,分析A、B两方砖受力情况。(注意A、B之间的摩擦力)MmFa图62、如图6所示,用水平外力F,作用于大木块M上,使小木块m与其紧贴在一起向右作加速运动。试分析大木块M受力情形。ABaF图73、如图7所示,A、B两木劈紧靠于一起置于水平地面上,若用水平外力F作用于A,使两劈共同作加速运动,试分析两劈各自受力情形。AB图830o4、物体A质量为1千克,斜面的倾角是,物体A与斜面间最大静摩擦力为2牛顿,物体B与A用一忽略质量的细绳相连,跨过一定滑轮,如图8所示,那么可保持A物体的静止状态,B物体质量的可能值是。(取)

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