中專物理力學(xué)中幾個重點物理概念解析

石偉

【摘 要】在物理教學(xué)過程中，物理概念在其中具有重要的作用，在明確概念的基礎(chǔ)上，學(xué)生才可以更好的學(xué)習(xí)和應(yīng)用物理知識。所以在中專物理教學(xué)中必須重視物理概念的講解，尤其是對重點物理概念的解析。

【關(guān)鍵詞】中專物理;力學(xué);重點物理概念;解析

物理概念指的是客觀事物本質(zhì)屬性和共同特征在人腦中的體現(xiàn)，屬于抽象化的物理事情[1]。學(xué)生獲得物理概念是學(xué)生掌握和應(yīng)用物理知識的重要前提，也可以幫助學(xué)生提升自己的解題技巧，拓展思維能力。在此我們針對中專物理力學(xué)中幾個重點物理概念進(jìn)行深度的解析。

一、“合外力”和“外力之和”

在中專物理教材中，對動量守恒定律可以在系統(tǒng)沒有受到外力或系統(tǒng)受到的外力之和是零的情況下適用。此時所指的“外力之和”指的是分別將系統(tǒng)所承受的各個外力平移到一個點，對這些力的矢量和進(jìn)行計算?！昂贤饬Α敝傅氖窃谀骋粋€物體上作用的各個外力的矢量和[2]。由此可見，無論是“外力之和”還是“合外力”，二者都是通過平行四邊形定律進(jìn)行計算的結(jié)果，不過這兩個概念具體所指的含義存在一定的不同。這一差異主要體現(xiàn)在：其中“合外力”所說的“外力”同時作用于一個物體，而“外力之和”中所說的“外力”表示的作用于某一系統(tǒng)各個物體的。基于此我們認(rèn)為：“合外力”屬于和獨立個體相關(guān)的概念，但是“外力之和”則表示的是和系統(tǒng)相對應(yīng)的一個概念。

二、“機(jī)械能守恒”和“機(jī)械能不變”

“機(jī)械能守恒”與“機(jī)械能不變”這兩個概念，從字面上分析，二者似乎是相同的，但是從本質(zhì)上這兩者存在著較大的差別。前者主要指的是系統(tǒng)內(nèi)只存在勢能以及動能（含有彈性和重力勢能）的互相轉(zhuǎn)換，也就是說，如果動能增加或者減少，相應(yīng)的勢能也就會減少或者增加，二者相應(yīng)的增加量和減少量很相似。系統(tǒng)內(nèi)外界沒有獲得相應(yīng)的機(jī)械能或者各項形式互相轉(zhuǎn)換。而后者屬于系統(tǒng)和外界機(jī)械能或者形式能的轉(zhuǎn)化，其他形式能所轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)機(jī)械能的數(shù)量等于系統(tǒng)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為形式能的數(shù)量。這些情形也叫做“收支平衡”。比如，在一水平的公路上，一輛汽車在勻速前進(jìn)，在行進(jìn)的過程中，汽車重力勢能、動能保持穩(wěn)定不變，由此汽車的自身的機(jī)械能也保持不變。汽車消耗汽油產(chǎn)生化學(xué)能從而克服阻力做功最后轉(zhuǎn)為汽車內(nèi)能。此時指的是“機(jī)械能守恒”并非“機(jī)械能不變”。假如汽車勻速行駛在光滑平面上，勢能與動能全部保持不變，稱之為“機(jī)械能守恒”。

三、“合外力沖量”和“外力總沖量”

對于沖量，物理教材的定義為“力與力作用時間乘積叫做力的沖量”[3]。根據(jù)這一定義可以得出“合外力沖量”為合外力乘以其作用的時間（F×t）。按照平行四邊形定律，可得“合外力沖量”同各個分力沖量矢量和相等?！巴夂狭倹_量”主要指的是某一物體所受到的所有外力沖量相應(yīng)的矢量和。而二者涉及的含義相同與否？由于沖量嚴(yán)格的數(shù)學(xué)定義表示的是過程矢量，主要是指作用力對時間所形成的累積效果，物體受到一定的外力沖量之后，其動量會出現(xiàn)一定的變化。動量定理表示的是物體動量變化和物體受到的外力沖量之間的沖量關(guān)系相應(yīng)的物理規(guī)律。在教材中對動量定理的推導(dǎo)是根據(jù)t時間內(nèi)物體所受到的恒定合外力實施推導(dǎo)。但是結(jié)論中僅僅涉及了“合外力沖量”，并無談到“外力總沖量”。但是其實二者含義是一樣的。在實際的教學(xué)過程中，學(xué)生常常很難理解這兩個概念。對此在課程講授之后，可以給學(xué)生布置相應(yīng)的題目：一個物體質(zhì)量為m，該物體以速度V0勻速直線運動，進(jìn)而逐漸開始受到一個大小、方向相同的作用力F，作用力F恒定不變，t時間之后，該力突然反向發(fā)力，但是這一力的大小保持不變。求：①在作用力F反向時，物體的速度v。②作用力F反向之后，經(jīng)過一段時間t′（t′

經(jīng)過分析，學(xué)生可以將時間t以及時間t′內(nèi)，物體所受到的力畫出來，通過動量定理列出方程，進(jìn)而求出速度v和速度v′。但是如果不首先求出時間t時對應(yīng)的速度v，而是直接通過動量定理去求時間t+t′所對應(yīng)的速度，那么學(xué)生一般都很難解答出來。這主要是因為無法確定t+t′時間內(nèi)，這一物體受到的“合外力沖量”。由此可見，學(xué)生往往只了解在時間t和t′內(nèi)，一個物體承受的“合外力沖量”是通過外力合力和時間相乘可以得出，分別為Ft與Ft′，前后方向相反。而t+t′時間段內(nèi)，合外力不同，所以無法確定“合外力沖量”。但是結(jié)合沖量定義以及動量定理，我們可以知道在該時間段內(nèi)的“合外力沖量”就是時間t和時間t′兩段時間內(nèi)“合外力沖量”對應(yīng)的矢量和。雖然中專時期學(xué)生不能結(jié)合沖量以及動量定理解決相關(guān)問題，不過老師有必要向?qū)W生指出在含義上，“合外力沖量”同“外力總沖量”二者是相同的。

四、“合外力功”和“外力總功”

假如按照教材有關(guān)功的定義，針對以上題目，假設(shè)物體在時間t以及時間t′內(nèi)所移動的位移為s和s′。學(xué)生可以明確時間t以及時間t′內(nèi)對應(yīng)的“合外力功”以及“外力總功”，同時確定時間t和t′內(nèi)相應(yīng)的“合外力功”以及“外力總功”Fs和-Fs′。但是時間t+t′內(nèi)，物體的所受到的“合外力功”卻很難計算獲得。此時，教師可以向?qū)W生解釋：“合外力功”以及“外力總功”這兩個概念的含義是一樣的，由此問題就可以解決了。由此可知，學(xué)生在教學(xué)過程中所出現(xiàn)的疑惑，很多是因為中專教材很多物理概念沒有大學(xué)教材闡述的更加嚴(yán)謹(jǐn)，這種情況很難避免。畢竟中專階段的學(xué)生所具備的知識有限，中專階段的教材無法做到絕對的嚴(yán)謹(jǐn)。對此，教師可以在學(xué)生能力范圍內(nèi)，利用一些實例對概念和定義進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)充，由此可以使學(xué)生更加精確的掌握和理解相關(guān)物理概念。

五、結(jié)束語

綜上，我們了解在物理教學(xué)過程中，物理概念具有非常重要的意義，有利于學(xué)生掌握和運用各項物理知識，但是由于學(xué)生自身基礎(chǔ)知識以及中專階段教材的局限，學(xué)生在對于一些物理概念的理解方面存在一定的疑惑，對此我們針對物理力學(xué)方面涉及到的幾個重要概念進(jìn)行重點的闡述，希望學(xué)生可以更加明確的理解和區(qū)分相關(guān)概念，從而更加清晰的處理物理難題。

參考文獻(xiàn)：

[1]石昌民. 談職業(yè)中專物理教學(xué)[J]. 農(nóng)業(yè)科技與信息，2010，06：51-52.

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[3]王萍. 中專物理概念教學(xué)應(yīng)注意的幾個問題[J]. 廣西高教研究，2001，01：63-65+57.