假設(shè)法在高中物理教學(xué)中的應(yīng)用

朱靜

【摘 要】假設(shè)法是用科學(xué)原理為基礎(chǔ)，對(duì)未知的問題進(jìn)行合理的猜測(cè)，并通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證猜測(cè)是否正確合理，它是一種重要的研究方法，在物理教學(xué)的過程中也得到了廣泛有效的應(yīng)用。在高中物理教學(xué)的過程中運(yùn)用假設(shè)法，有利于我們忽略一些次要的干擾因素，直接抓住問題的本質(zhì)，讓抽象的概念變得簡(jiǎn)單明了，大大提高了老師的教學(xué)效率，同時(shí)也提高了學(xué)生們的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，并且有助于他們邏輯思維能力的形成，為學(xué)生今后更加深入的進(jìn)行系統(tǒng)物理知識(shí)的學(xué)習(xí)奠定了良好的基礎(chǔ)。在此，本文就假設(shè)法在物理教學(xué)中的應(yīng)用做一下簡(jiǎn)單的舉例介紹。

【關(guān)鍵詞】彈力;摩擦力;理想化假設(shè)

假設(shè)法在高中物理教學(xué)應(yīng)用特別多，本文將從運(yùn)用假設(shè)法判斷彈力的有無;運(yùn)用假設(shè)法判斷靜摩擦力的方向;理想化假設(shè)三個(gè)方面，對(duì)假設(shè)法在高中物理中的運(yùn)用做一個(gè)初步的探索。

一、判斷彈力的有無

兩個(gè)物體接觸因?yàn)榉纯刮矬w而有形變，這就是所謂的彈力，有時(shí)候要觀察的物體因?yàn)轶w積比較小，發(fā)生形變也不好肉眼來觀察判斷，面對(duì)這樣的難題，老師可以采用假設(shè)的方法來驗(yàn)證這個(gè)小物體是否存在彈力。首先我們先預(yù)設(shè)彈力的存在，然后再以假設(shè)的條件出發(fā)，通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證物體運(yùn)動(dòng)是否符合客觀的物理規(guī)律，與實(shí)際的物體運(yùn)動(dòng)是否一致，結(jié)合幾點(diǎn)綜合判斷彈力是否存在。比如，將一顆一端系著細(xì)線的小球放在斜面上，細(xì)線處于垂直的狀態(tài)。為了判斷小球與斜面之間是否存在彈力，我們可以假設(shè)它們之間的彈力是存在的，那么這樣的話斜面對(duì)小球產(chǎn)生一個(gè)向斜上方的推動(dòng)力，這個(gè)推力必定會(huì)讓小球偏離豎直的方向，拴住小球的線也會(huì)不與水平面處于垂直的狀態(tài)。但是實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，拴著小球的細(xì)線是處于自然垂直的狀態(tài)，也就說明了小球并沒有偏離豎直的方向，也就沒有收到來自斜面的推力了，那么小球有彈力的這個(gè)假設(shè)也就不成立了。

二、摩擦力的判斷

摩擦力的判斷一直是高中物理教學(xué)的重難點(diǎn)，尤其是靜摩擦力的判斷。其主要原因是學(xué)生沒法準(zhǔn)確判斷兩個(gè)物體之間是否有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，這是判斷是否有靜摩擦力的重要條件。但是如果我們借助假設(shè)法，就可以非常容易的判斷相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，從而判斷靜摩擦力的有無，如下例所示：

靜摩擦力只有在接觸面粗糙，兩個(gè)物體之間存在正壓力并且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)才會(huì)產(chǎn)生，但是在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)中，由于物體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)有時(shí)候并不是很顯而易見，我們不好準(zhǔn)確判斷靜摩擦力是否存在。在教學(xué)的過程中遇到這樣的難題時(shí)，教師就可以采用假設(shè)法來幫助學(xué)生正確的判斷，用反向的思維方式來解決這一問題。我們假設(shè)這兩個(gè)相互接觸的物體表面是光滑的，沒有摩擦力的存在，如果這樣，當(dāng)兩個(gè)相互接觸的物體出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，就會(huì)按照原定的軌道運(yùn)動(dòng)起來，這種情況下可以判斷摩擦力是存在的;反之，如果兩個(gè)物體之間沒有出現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，他們之間仍然保持相對(duì)靜止的狀態(tài)，則此時(shí)不存在靜摩擦力。

除此之外，如果兩個(gè)物體之間存在摩擦力，我們還可以用相對(duì)的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)來判斷摩擦力的方向。比如，我們將物體放在一個(gè)水平的傳送帶上面，物體與傳送帶都保持相對(duì)靜止的狀態(tài)，教師可以通過假設(shè)法對(duì)可能出現(xiàn)的與運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行檢驗(yàn)，以此來判斷物體與傳送帶之間是否存在靜摩擦力。

1.假設(shè)傳送帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體與傳送帶之間不存在靜摩擦力。這種情況下物體只受相同大小的支持力和重力作用，當(dāng)傳送帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體因?yàn)閼T性的原因會(huì)保持原來勻速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，這時(shí)候物體與傳送帶之間已經(jīng)出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)的狀態(tài)，不是靜止的，那么此時(shí)物體與傳送帶之間存在靜摩擦力，這個(gè)假設(shè)就是不成立的。

2.假設(shè)物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體與傳送帶之間存在靜摩擦力，且是水平方向的力。運(yùn)動(dòng)時(shí)物體與傳送帶之間呈現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)則表示有靜摩擦力的產(chǎn)生，但是物體與傳送帶之間不可能存在同步的勻速運(yùn)動(dòng)，因此它們之間不存在靜摩擦力，也不受摩擦力的作用。

3.假設(shè)傳送帶在做減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體與傳送帶之間不存在靜摩擦力。如果兩者之間沒有靜摩擦力存在，那么物體會(huì)一直保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，與傳送帶呈相對(duì)運(yùn)動(dòng)。但實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，物體是隨著傳送帶的減速而表現(xiàn)出減速運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，沒有保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此物體此時(shí)受到了反方向的靜摩擦力的作用。

三、理想化假設(shè)法

所謂的理想化假設(shè)是放大問題的本質(zhì)，忽略各種干擾因素，讓學(xué)生更加清楚明了地去理解課本中的物理知識(shí)，極大地提高了高中物理的教學(xué)效率。理想化假設(shè)是假設(shè)法中的一中具體應(yīng)用方式，細(xì)分為理想化模型和理想化實(shí)驗(yàn)兩種。理想化模型是將物體進(jìn)行科學(xué)合理的抽象，簡(jiǎn)化物理研究的過程，在我們的質(zhì)點(diǎn)、單擺、光線、均勻介質(zhì)、勻速直線運(yùn)動(dòng)、自由落體運(yùn)動(dòng)這些物理教學(xué)中都可以運(yùn)用;而理想化實(shí)驗(yàn)是通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證假設(shè)是否正確合理，理想化實(shí)驗(yàn)最具代表性的莫過于伽利略的理想斜面實(shí)驗(yàn)、驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)等。

總之，教師在教學(xué)中合理應(yīng)用假設(shè)法，可以讓學(xué)生更易于理解和接受，化難為易，變復(fù)雜為簡(jiǎn)單，從而提高課堂教學(xué)效率。