在受力分析中應(yīng)注重科學(xué)思維意識的滲透

王萬林

摘? ?要：受力分析是擋在學(xué)生解決物理問題前的一條鴻溝，多年的一線教學(xué)發(fā)現(xiàn)，如果在受力分析中注重科學(xué)思維意識的滲透，強(qiáng)化學(xué)生科學(xué)思維習(xí)慣的培養(yǎng)，不但可以有效地幫助學(xué)生跨越這條鴻溝，而且有助于培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：受力分析;科學(xué)思維;意識;滲透

中圖分類號：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2019）4-0060-3

受力分析貫穿整個物理課程的學(xué)習(xí)，其重要性不言而喻。教學(xué)過程中普遍采取順序法進(jìn)行講授，但是由于力的種類繁多、概念抽象、變幻莫測，教學(xué)效果并不顯著，學(xué)生往往“談力色變”。實踐教學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，在受力分析中應(yīng)注重科學(xué)思維意識的滲透，幫助學(xué)生形成科學(xué)思維習(xí)慣，增強(qiáng)科學(xué)探究能力和解決實際問題的能力，最終提高學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng)。

1? ? 應(yīng)注重研究對象意識的滲透

學(xué)生在高中物理學(xué)習(xí)初期階段就接觸受力分析了，明確研究對象意識在解題中是首要的。但在實際教學(xué)中發(fā)現(xiàn)，由于學(xué)生初期接觸到的多為單一物理模型，導(dǎo)致這一至關(guān)重要的科學(xué)思維意識僅僅停留在口頭上，很少被學(xué)生重視。在實際教學(xué)中如果沒有滲透、強(qiáng)調(diào)對象意識，學(xué)生自然而然對尋找研究對象這一思維意識很淡薄，到了高中物理學(xué)習(xí)后期階段遇到多個物體時就束手無策了。

例如，2017年江蘇卷第14題：如圖1所示，兩個半圓柱A、B緊靠著靜置于水平地面上，其上有一光滑圓柱C，三者半徑均為R。C的質(zhì)量為m，A、B的質(zhì)量都為m/2，與地面的動摩擦因數(shù)均為μ。現(xiàn)用水平向右的力拉A，使A緩慢移動，直至C恰好降到地面，整個過程中B保持靜止，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。求動摩擦因數(shù)的最小值μmin。

分析 由于涉及到μ，則必定涉及到A（B）與地面間的彈力。如果在平時的訓(xùn)練中，對研究對象意識不重視，沒有深入地思考整體法和隔離法的使用原則，學(xué)生易草率地選擇A或B進(jìn)行研究，這樣就誤入歧途，很難找到正確答案。其實，整體法與隔離法都是無條件的，即不受物體的運(yùn)動狀態(tài)限制。本題中三個物體運(yùn)動狀態(tài)從表面上看并不相同，但是運(yùn)動實質(zhì)是相同的。B靜止、A和C緩慢運(yùn)動都可以視為加速度為零，即平衡狀態(tài)，則整體合力為零，那么B與地面之間的彈力為mg，結(jié)合對C受力分析易得

在處理受力分析問題時，先要確定研究對象及研究過程。這一意識對學(xué)生解決問題至關(guān)重要，在受力分析教學(xué)中若能強(qiáng)化這個意識，不僅有利于學(xué)生解題，而且更能培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)意識。

2? ? 應(yīng)注重信息加工意識的滲透

實際教學(xué)中一直存在學(xué)生課上聽得懂課后不會做的情形，主要是因為學(xué)生缺乏信息加工的能力，即將文字語言轉(zhuǎn)化為“物理語言”的能力。其實，解題的過程就是信息加工的過程，要引導(dǎo)學(xué)生怎樣去尋找題目中的解題信息，而不是告訴學(xué)生如何解決題中的解題信息，尋找問題比解決問題更重要。

例如，2015年山東卷第16題：如圖2所示，滑塊A置于水平地面上，滑塊B在一水平力作用下緊靠滑塊A（A、B接觸面豎直），此時A恰好不滑動，B剛好不下滑，已知A與B、地面間的動摩擦因數(shù)分別為μ1、μ2，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，求A與B的質(zhì)量之比。

分析 其中，“B恰好不下滑”有兩層意思，一是B與A間表現(xiàn)為最大靜摩擦力;二是B依舊處于靜止?fàn)顟B(tài)，即合力為零。易得以下約束條件：F=FN1，f1=mBg，f1=μ1FN1（其中，F(xiàn)表示外力，F(xiàn)N1表示A對B的彈力，f1表示A對B的最大靜摩擦力）。

“A恰好不滑動”有兩層意思，一是A與地面間表現(xiàn)為最大靜摩擦力;二是A依舊處于靜止?fàn)顟B(tài)。對A受力分析易得：FN2=f1+mAg，f2=FN1，f2=μ2FN2（其中，F(xiàn)N2表示地面對A的彈力，f2表示地面對A的最大靜摩擦力）。聯(lián)立以上幾個方程易得： 。其實，不僅對滑塊A受力分析可以涉及到A與地面間的摩擦力，對整體受力分析也可以涉及到f2，并且會使各個物理量間的關(guān)系變得簡單。

3? ? 應(yīng)注重力與運(yùn)動意識的滲透

若將高中物理力學(xué)板塊比喻為一棵參天大樹，那么力與運(yùn)動的意識猶如樹干，它使各個物理知識點緊密地關(guān)聯(lián)在一起。

首先，要讓學(xué)生知道受力分析的初衷。許多學(xué)生對于受力分析僅僅停留在思維定勢，對受力分析的目的缺乏深入思考。受力分析主要是求合力，從而根據(jù)牛頓運(yùn)動定律解出加速度，分清運(yùn)動狀態(tài)，從而解決實際問題。

其次，由于力與運(yùn)動相結(jié)合在受力分析中體現(xiàn)得尤為明顯，所以可以借助受力分析加強(qiáng)學(xué)生對該意識的建立。

4? ? 應(yīng)注重邏輯思維意識的滲透

受力分析過程中涉及到力的種類、數(shù)量較多，并且情形變幻莫測，很容易出現(xiàn)漏力、錯力現(xiàn)象。尤其對于高一學(xué)生來說，受力分析似乎是一個不可逾越的鴻溝，直接阻礙問題的解決。解決學(xué)生困惑的最好辦法就是在受力分析過程中注重邏輯思維的運(yùn)用。

首先，強(qiáng)調(diào)受力的順序?？茖W(xué)的分析順序有利于避免漏力、多力。教學(xué)中可以結(jié)合力的性質(zhì)及認(rèn)識力的時間先后，可按照重力、彈力、摩擦力、電磁場力及外力的順序進(jìn)行受力分析（如圖3）。顯然，僅僅記住這個順序是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，主要是在每一步驟中都要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)厮伎?。比如，在分析重力環(huán)節(jié)中，首先強(qiáng)調(diào)對象意識，然后再判斷重力是否考慮;鑒于彈力、摩擦力都是接觸力，所以在分析時，第一件事就是找接觸面或點，以防漏力、多力。

其次，強(qiáng)調(diào)受力的類別。在分析摩擦力時，先判斷摩擦力的種類。若是滑動摩擦力，大小運(yùn)用專用公式f=μFN，方向與相對運(yùn)動方向相反。電磁場力又分為電場和磁場，而這兩者也可以細(xì)分。

再者，強(qiáng)調(diào)對“疑難雜癥”的處理方式。比如，對于靜摩擦力，由于靜摩擦力大小沒有專用公式，另外相對運(yùn)動趨勢往往也難以辨別。針對這些問題，我們可以采取“擱置爭議，稍后再說”的處理方式，即可以等其他力處理完后再討論。鑒于靜摩擦力情況的不確定性，可以結(jié)合力與運(yùn)動的思想，具體問題具體分析。

例如，2014年江蘇省高考第15題：如圖4所示，有兩個相互垂直且等高的水平傳送帶甲和乙，甲的速度為v0 。小工件離開甲前與甲的速度相同，并平穩(wěn)地傳到乙上，工件與乙之間的動摩擦因數(shù)為μ，乙的寬度足夠大。試分析當(dāng)物塊剛剛落入傳送帶乙瞬間的摩擦力情況。

分析 以物塊作為研究對象，此時，物塊與傳送帶相對滑動，物塊受到傳送帶的摩擦力為滑動摩擦力?；瑒幽Σ亮Ψ较蚺c其接觸的物體（傳送帶乙）間相對運(yùn)動方向相反。由于工件相對于傳送帶乙方向不變，故物塊此刻受到的滑動摩擦力方向也不變（如圖5所示）?？此茖κ芰Ψ治鲞M(jìn)行考查，但不在受力繁多方面上考查，而是考查學(xué)生對滑動摩擦力方向的理解及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維習(xí)慣。此題也體現(xiàn)出高考題簡約不簡單、新異不詭異的特點。但只要熟練掌握基本的科學(xué)思維意識，強(qiáng)化“以理服人”的科學(xué)思維習(xí)慣，運(yùn)用科學(xué)思維方法，就會見招拆招，實現(xiàn)“想當(dāng)然—知其然—知其所以然”的科學(xué)思維模式，最終“庖丁解?！?。當(dāng)然，在受力分析中如果僅僅僵化地套用順序，會導(dǎo)致解題思路模式固定化，所以要注重邏輯思維，自問自答，有理有據(jù)。

教學(xué)中受力分析不僅要教授學(xué)生對各個力的判斷，更要注重滲透科學(xué)思維意識。在學(xué)生思考過程中對學(xué)生不斷地進(jìn)行方法指導(dǎo)、科學(xué)思維意識強(qiáng)化，找準(zhǔn)知識生長點，創(chuàng)設(shè)情境，環(huán)環(huán)相扣，提高課堂有效性，這樣良好的教學(xué)效果就毋庸置疑了。

參考文獻(xiàn)：

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[3]廖伯琴.普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)解讀（2017年版）[M].北京：高等教育出版社，2018.

（欄目編輯? ? 羅琬華）

收稿日期：2019-01-12

基金項目：本文為蘇州市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃課題 “高中物理模塊解題模式的教學(xué)實踐探究”（16122526）的研究成果。（作者為課題主持人）

作者簡介：王萬林（1979-），男，高級教師，主要從事物理教學(xué)工作，區(qū)學(xué)科帶頭人。