高中物理“彈力”認識中存在的誤區(qū)及矯正

劉崗

【摘要】“彈力”作為高中物理課程力學的重要組成部分，也是高考經(jīng)?？疾榈膬?nèi)容，對“彈力”的認識就顯得尤為重要。許多學生在“彈力”的概念上出現(xiàn)了很多誤區(qū)造成了物理教師在教學和練習中產(chǎn)生沒有必要的問題。本文從對高中物理“彈力”的認識與產(chǎn)生，對物體彈性形變等教學進行闡述，然后根據(jù)其教學中存在的誤區(qū)進行分析，最后對其存在的誤區(qū)進行矯正。

【關鍵詞】高中物理 彈力 誤區(qū) 矯正

大多數(shù)學生在學習高中物理力學時，對“彈力”有很大的誤區(qū)，尤其在高中物理的“彈力”這節(jié)教學中學生與教師在某些知識點上存在著很大的誤區(qū)，更存在許多分歧問題，為了解決這個難題，教師在教學過程中一定要矯正學生的知識點。

一、高中物理“彈力”存在的誤區(qū)

（一）高中物理“彈力”的教學現(xiàn)狀

（1）“彈力”與生活

“彈力”這個物理名詞，對于大部分學生來說并不陌生?！皬椓Α痹谖覀兊纳钪须S處可見，在生活中經(jīng)常會碰到與彈力相關的生活現(xiàn)象。比如：喜歡健身的男生喜歡用練臂器來練臂力，在用練臂器來鍛練臂力的時候，會拉動彈簧來進行鍛煉，彈簧在拉伸與壓縮的過程中都會發(fā)生“彈力”形變【1】；汽車、自行車的減震器、還有許多小孩的玩具都有彈力存在，這些都是我們生活中所遇見的“彈力”現(xiàn)象。

（2）“彈力”在教學中的知識點

1. “彈力”中發(fā)生彈性形變的過程

力的作用效果不僅只是改變物的運動狀態(tài)，還表現(xiàn)在物體在受到外來力時發(fā)生形狀的改變，也就是力的第二個作用效果：讓物體在受力時發(fā)生形變。在物體發(fā)生形變的過程中也就產(chǎn)生了“彈力”，所以“彈力”與物體的形變有著直接的關系。在高中物理人教版《物理》必修一教科書中，有關對“彈力”的知識點的概述。

“彈力”就是“發(fā)生形變的物體，由于要恢復原狀，對與它接觸的物體會產(chǎn)生力的作用”。物體因為受到外力而發(fā)生形變，等外力慢慢撤去作用力物體慢慢恢復原狀。“彈性”形變可以分為兩種即為彈性形變與非彈性形變【2】。非彈性形變又可以分為兩種形變即為不完全彈性形變與塑形形變。到底物體在發(fā)生形變過程中，形變的物體真正產(chǎn)生彈力了嗎？或許在大部分的參考書中都提出了要想產(chǎn)生彈力，必須要滿足兩個的條件即為相互接觸與發(fā)生彈性形變。在物體產(chǎn)生非彈性的形變是否有彈力產(chǎn)生的觀點進行探討，比如捏皮泥，在你玩橡皮泥的時候，你用手去捏橡皮泥時，橡皮泥就發(fā)生塑性形變，當你不去捏橡皮泥之后，橡皮泥竟然沒有恢復到原來的形狀，在橡皮泥變形的過程中，橡皮泥不會對你接觸橡皮泥的手產(chǎn)生彈力。在這樣看來，非彈性形變確實沒有對手產(chǎn)生彈力。但是在你捏橡皮泥的過程中，你的手掌發(fā)生了形變，一定會對手掌接觸的橡皮泥產(chǎn)生彈力，由于力的作用是相互的，由此得出在捏橡皮泥的過程中，橡皮泥對手掌表面有等同的反向彈力。因此，物體在非彈性形變的過程中也會有彈力產(chǎn)生。只不過，在物體發(fā)生彈性形變的過程中，物體發(fā)生形變之后立即撤去了作用力，但是與之接觸的物體都會發(fā)生彈性形變，物體都會產(chǎn)生“彈力”。物體不單在發(fā)生明顯的形變時產(chǎn)生彈力，在我們?nèi)庋劭床坏矫黠@形變時也會產(chǎn)生彈力，此時的形變?yōu)槲⑿⌒巫儭?/p>

演示實驗：我在教學中自制了實驗裝置，當用力捏玻璃瓶時會看到玻璃管中的水柱明顯上升，松手水柱下降，說明了微小形變的存在，但肉眼看不到玻璃瓶明顯的形變。（注：該演示實驗要用細的玻璃管）。再如一塊三角形有機玻璃壓在另一塊有機玻璃上，發(fā)生的形變很小，肉眼不能看出來，但是形變使有機玻璃內(nèi)部不同部位的光學性質(zhì)產(chǎn)生了差異，讓特殊的光通過時，就完全可以看到這種差異。以上實驗都說明“彈力”不單在物體發(fā)生明顯形變時存在，在微小形變時也存在“彈力”，學生會誤認為只有物體發(fā)生明顯形變時才有“彈力”，所以在講授過程中一定要強調(diào)當兩物體發(fā)生相互擠壓彈力才存在。

總結：我們通常用眼看到一些物體發(fā)生形變，還有一些物體眼睛根本觀察不到它的形變，比如一些比較堅硬的物體，但是這些物體都有形變，只不過形變很微小，所以，一切物體都在力的作用下會發(fā)生形變。

2.“彈力”的微觀本質(zhì)

微觀角度來看，彈力的本質(zhì)就是當物體發(fā)生形變時，構成物體的分子在受到作用力之后，發(fā)生了偏離了原來的平衡位置。當物體發(fā)生形變時，物體本身的正負電荷的排列分布也發(fā)生了巨大的改變，讓正負電荷之間在相互作用，分子與分子之間出現(xiàn)了引力或者斥力，只要有一方占優(yōu)勢，就會產(chǎn)生“彈力”。從某種程度來講，只要物體受到外來作用力的時候都會使物體發(fā)生形變，當外力撤出之后，都會有想要恢復原來形狀的趨勢，這個趨勢就有彈力的發(fā)生。因此，物體在受到外來作用力之后發(fā)生形變，與撤出作用力之后物體是不是能恢復原來的形狀無關，其實就是物體發(fā)生形變并不一定是彈性形變。由此看來，在物體在受到外來作用力的作用下發(fā)生物體形變，這個形變不管是彈性形變還是非彈性形變，物體都有想恢復原來形狀的趨勢，與之相互接觸的物體也因為發(fā)生形變而產(chǎn)生彈力的作用。在所有的形變的過程中，形變的物體都有它自己的彈性限度，有的物體的彈性限度無限接近零甚至等于零，因此，不完全彈性形變的彈性限度值要比彈性形變的彈性限度值要小得多。所以我們可以根據(jù)彈性限度值來判斷物體到底屬于哪種形變。

（二）高中物理“彈力”認識中存在的誤區(qū)問題

（1）在高中物理教師教授“彈力”這節(jié)課時，大多數(shù)物理教師都會以放在桌面上的課本、粉筆以及黑板擦作為參照物，以物體對桌面的壓力，桌面給物體的彈力作為講解案例給學生介紹“彈力”，并且分析彈力的方向，導致很多學生都認為對物體的支持力與壓力都屬于彈力【3】。放在水平桌面上的書，由于重力的作用而壓迫桌面，使書和桌面同時發(fā)生微小形變，書要恢復原狀，對桌面產(chǎn)生垂直于桌面向下的彈力F1，這就是書對桌面的壓力；桌面由于發(fā)生微小的形變，對書產(chǎn)生垂直于書面向上的彈力F2，這就是桌面對書的支持力。那物體的支持力與壓力真的就是彈力嗎？就拿一項生活小實驗來說吧，磁鐵是生活中最常見的具有吸引力的物體，當兩個環(huán)形磁鐵都放置在同一光滑豎直桿時，讓兩個環(huán)形磁鐵的同名磁極極相對，這時兩個環(huán)形磁鐵處于相互靜止狀態(tài)。對于這個現(xiàn)象不難看出，磁鐵本身就有向下的重力與向上的排斥力，當兩個作用力相對組成平衡力時，物體向上的排斥力就不是物理受到的“彈力”，而是物體受到的一個向上的支持力。還可以根據(jù)牛頓第三定律推出，物體的質(zhì)量的大小等于物體受到向上的排斥力，排斥力的方向是向下的，向下的磁力也同時作用于向下的磁鐵上。由此可以看出向下的磁力的方向和上面的磁鐵給它向下的壓力的方向是一致的，由此也可以證明向下的壓力不是彈力。這個小實驗可以說明教師舉書本等生活常見的物體是無法得出正確的結論，只能拿來進行說明“彈力”產(chǎn)生的過程和物體所受的各種作用力，卻無法來說明“彈力”與物體形變有關，還有排斥力與支持力不屬于“彈力”的觀點，所以教師們在教授學生時，要用專門的教學實驗來證明其相關的知識點與說法。因此，物理教師在教學的過程中不要盲目的去講彈力的產(chǎn)生，讓學生都認為所有的支持力和壓力都屬于彈力。

（2）高中的物理教師在教授“彈力”這節(jié)課中，在講到彈力的方向時，有些物理教師沒有特別分析“彈力”的方向究竟和形變的趨勢是否有關。其實“彈力”的方向并不是總與形變的趨向相反。在高中物理司南版《物理》必修一教科書中這樣闡述：“物體發(fā)生彈性形變時，由于要恢復原狀會對與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力”。讓許多的教授多年的物理老師和學生都認為只有物體發(fā)生彈性形變，才會產(chǎn)生彈力【4】。其實這個觀點并不是很正確的，首先，我們從力的定義了解到物體之間的作用力是相互的，當一個物體在對另一物體用力讓物體發(fā)生形變的同時，也會受到另一物體對其產(chǎn)生力。當外來作用力撤去之后能否能完全恢復原來的形狀，并不影響反作用力的存在”。只不過當外來作用力撤去后，發(fā)生非彈性形變的物體并不是完全向原來的方向恢復，只是恢復的程度很小。比如一根輕柔的絲線無論是變直還是變曲，都要受到外來作用力，都會對其產(chǎn)生反作用力，當把受到的外作用力撤去，物體就會稍微向原來的方向恢復，，只是我們的肉眼觀察無法觀察到。但這個并不能認同物體沒有向原來的方向恢復。因此可以分析到“彈力”的方向并不是總與形變的趨向相反的。

二、高中物理“彈力”誤區(qū)的矯正

（1）大多數(shù)學生都認為只有物體發(fā)生明顯的形狀變化才能叫物體發(fā)生了形變，大家都認為比如尺子變彎，橡皮筋被拉伸等生活現(xiàn)象才叫物體發(fā)生形變，對于那些比較堅硬的物體是不會發(fā)生形變，學生在微小形變的概念缺乏認識，對于物體之間是否受到存在作用力，學生往往會認為只有接觸了才有力的存在。為了糾正學生這個誤區(qū)，物理教師在教授這節(jié)課的時候，可以拿“當人跳板時，發(fā)生形變的跳板把人彈出”；“小車會被壓縮的彈簧彈開”等生活小實驗來給學生講，學生才會明白彈力的作用是使物體動起來讓其狀態(tài)發(fā)生改變。物理教師在教授“彈力”這節(jié)課時，最好不要用生活的常見的“彈力”的現(xiàn)象去給學生講解“彈力”的產(chǎn)生，這樣很誤導學生認為“彈力”的產(chǎn)生物體就必須要形變的觀點。讓許多學生認為自己在生活中所見的“彈力”現(xiàn)象都是正確的，其實有些現(xiàn)象是肉眼無法觀察到的。因此物理教師要引用正確的實例來給學生講解，而不是用生活常見的現(xiàn)象來說明，那樣的話會誤導很多學生。

（2）許多學生在對彈力理解的概念上存在一些問題，學生的生活常識比較短缺，常常會造成不能正確的認識其“彈力”的概念。學生往往從自己的觀點去觀察其周邊的事物，并于自己與周邊的環(huán)境相互作用，建造出屬于自己認同的觀點，學生常常觀察到的“彈力現(xiàn)象”都是那些形變效果明顯的物體。而物理中“彈力”

只要發(fā)生彈性形變的所有物體都有彈力。因此學生對“彈力”的概念就帶有片面性或者矛盾性。為了讓這樣的誤區(qū)徹底矯正，物理教師要在課堂上舉辦一個關于“彈力”的討論會，讓學生自己提出自己的觀點并進行論述，并且要說明支持他自己觀點的理由。讓不同的學生說出自己不同的觀點并且得出不同的結論。然后讓學生自己去支持哪個觀點是正確的，然后將正確的觀點自己進行再次論述，最終學生都認為觀點是正確的，最后物理教師要對正確的觀點加以理解進行剖析與論述給學生，把錯誤的觀點進行糾正，然后把錯誤的觀點進行說明，這樣學生才能對“彈力”的相關知識點記得更加牢固。所以，教師在教學的過程中要多要讓學生進行實踐討論，讓他們自己去改變和認同自己的觀點。

【參考文獻】

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[3]朱加沐.高中物理關于彈力的敘述真的存在問題嗎[J]. 物理教學探討，2013，10：36-37.

[4]李星星.高中物理家庭作業(yè)設計存在的問題及其策略研究[D].上海師范大學，2013.