探討高中物理中的物體受力分析問(wèn)題及教學(xué)建議

吳娟 韋周新

【摘要】在高中階段，物理是一門(mén)重要的學(xué)科，物理知識(shí)學(xué)習(xí)有著非常重要的作用，有利于培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維。在高中物理課程教學(xué)中，受力分析是重要的組成部分，在力學(xué)、熱學(xué)以及電學(xué)等范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用。對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析，可以有效解決高中物理問(wèn)題，但在實(shí)際學(xué)習(xí)中，大多數(shù)學(xué)生受力分析能力較差，從而影響了學(xué)習(xí)效果和考試成績(jī)?；诖?，本文探討了高中物理物體受力分析問(wèn)題及教學(xué)建議。

【關(guān)鍵詞】高中物理;受力分析;教學(xué)方法

【基金項(xiàng)目】本文系2015年度廣西教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃課題“在高中物理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生終生學(xué)習(xí)能力研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2015C256）的階段性研究成果。

物體受力現(xiàn)象分析是一種常見(jiàn)的學(xué)習(xí)方法，能夠幫助學(xué)生理解物理力學(xué)現(xiàn)象。在高中物理中，受力分析是物理力學(xué)的重要知識(shí)內(nèi)容，比較復(fù)雜，理解難度比較高，因此，在實(shí)際教學(xué)中，教師應(yīng)幫助學(xué)生更好地理解物理現(xiàn)象和問(wèn)題，使學(xué)生更加深入地學(xué)習(xí)和理解知識(shí)，從而鍛煉學(xué)生的想象能力和解析能力，培養(yǎng)學(xué)生的物理思維能力。

一、力學(xué)常用的分析方法

1.整體法

整體法是指從局部到全局的思維方式，在力學(xué)中，學(xué)生有效利用整體法分析物理問(wèn)題，可以更加系統(tǒng)地明確整體受力情況，有效避免中間煩瑣的推算環(huán)節(jié)，更加靈活地解決受力問(wèn)題。整體法通常是不涉及系統(tǒng)內(nèi)力時(shí)，優(yōu)先選擇的方法。

2.隔離法

隔離法主要是將需要研究的對(duì)象從物體體系中分離，先隔離“簡(jiǎn)單”的物體，如待求量少、受力少或者處在邊緣的物體。利用隔離法可以對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部各物體之間相互作用力進(jìn)行分析，更容易分析單個(gè)物體的受力情況，處理問(wèn)題更加方便、簡(jiǎn)單。解決實(shí)際問(wèn)題通常需要交叉應(yīng)用隔離、整體思維法。

二、高中物理物體受力分析解題思路分析

在高中物理中，受力分析是解答力學(xué)題目中關(guān)鍵的一步，在物體受力分析中的力主要有重力、摩擦力以及彈力等，在分析中我們首先需要考慮重力，因?yàn)樗形矬w都會(huì)受到地球引力的作用力;接下來(lái)考慮的是彈力和摩擦力，根據(jù)彈力和摩擦力產(chǎn)生機(jī)理，若在彈力分析前分析摩擦力，會(huì)導(dǎo)致物體受力分析難度增加，不利于物理知識(shí)的學(xué)習(xí)。因此按照順序分析力，采取科學(xué)合理的解題思路，可以降低物體受力分析的難度。受力分析一般先分析已知力、場(chǎng)力（電場(chǎng)力、安培力、洛侖磁力）、重力場(chǎng)力（重力—彈力—摩擦力），然后分析其他力。在受力分析的過(guò)程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生明確物體受力的種類(lèi)以及個(gè)數(shù)，做出物體受力示意圖，保證受力分析的準(zhǔn)確性。同時(shí)，教師還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合受力意圖，對(duì)物體的狀態(tài)進(jìn)行分析，分析物體是靜止還是運(yùn)動(dòng);對(duì)物體受力進(jìn)行計(jì)算，保證物理受力問(wèn)題解決的準(zhǔn)確性，從而鍛煉學(xué)生的分析能力和解題能力。

三、高中物理物體受力問(wèn)題分析的策略

1.結(jié)合力的產(chǎn)生開(kāi)展受力分析

高中物理力學(xué)教學(xué)內(nèi)容主要有彈力、摩擦力以及重力等內(nèi)容，需要學(xué)生深入了解力的產(chǎn)生條件。重力主要是地球?qū)ξ矬w的吸引而產(chǎn)生的力，重力的作用點(diǎn)通常在物體重心，方向是豎直向下。彈力是物體發(fā)生彈性變形而形成的力，彈力是否存在是判斷物體間是否接觸且發(fā)生彈性形變的關(guān)鍵，方向一定與接觸面或接觸點(diǎn)的切面垂直，且指向受力物體。靜摩擦力是物體之間具備相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，滑動(dòng)摩擦力是兩個(gè)物體發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，摩擦力的方向與運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反，和接觸面平行。

【例題1】如圖1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(shí)A恰好不滑動(dòng)，B剛好不下滑。已知A與B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，A與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。A與B的質(zhì)量之比為（ ）。

2.結(jié)合物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)開(kāi)展受力分析

在受力分析過(guò)程中，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，必然受到力的作用。物體處于一種平衡狀態(tài)時(shí)，如勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或者靜止?fàn)顟B(tài)等，物體要么沒(méi)有受到力的作用，要么受到的合力是零。

【例題2】如圖2所示，水平固定且傾角為37°（sin37°=0.6，cos37°=0.8）的光滑斜面上有兩個(gè)質(zhì)量均為m=1kg 的小球 A、B，它們用勁度系數(shù)為 k=200N/m 的輕質(zhì)彈簧連接，彈簧的原長(zhǎng)為 L0=20cm，現(xiàn)對(duì) B 施加一水平向左的推力 F，使 A、B 均在斜面上以某一速度做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，此時(shí)彈簧的長(zhǎng)度 L 和推力 F 的大小分別為（ ）。

A.0.17m，15N B.0.23m，15N

C.0.17m，7.5N D.0.23m，7.5N

解析：以整體為研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，沿斜面方向有：Fcos37°-2mg·sin37°=0①，以A為研究對(duì)象，沿斜面方向有：kx-mgsin37°=0②，x=L-L0 ③，解①得 F=15N，由②③得：L=0.23m，故B正確。

因此，在物理解題的過(guò)程中，教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，對(duì)其受力情況進(jìn)行分析，從而鍛煉學(xué)生的解題能力，使其掌握更多的解題思路和方式。

3.結(jié)合力的物質(zhì)性開(kāi)展受力分析

在完成物體受力分析之后，學(xué)生需要結(jié)合力的物質(zhì)性開(kāi)展檢驗(yàn)學(xué)習(xí)活動(dòng)，對(duì)每個(gè)力的受力物體和施力物體進(jìn)行檢查，保證每個(gè)力都能找到受力物體和施力物體。

【例題3】如圖3所示，斜面小車(chē) M 靜止在光滑水平面上，一邊緊貼墻壁。若再在斜面上加一物體 m，且小車(chē) M、物體 m 相對(duì)靜止，此時(shí)小車(chē)受力個(gè)數(shù)為（ ）。

A.3 B.4 C.5 D.6

解析：對(duì)小車(chē)和物體整體來(lái)說(shuō)，它們必受到重力和地面的支持力，因小車(chē)、物體相對(duì)靜止，由平衡條件知墻面對(duì)小車(chē)沒(méi)有作用力。以小車(chē)為研究對(duì)象，它受重力 Mg，地面的支持力 FN1，物體對(duì)它的壓力 FN2和靜摩擦力 Ff，故B對(duì)。在物體受力分析問(wèn)題中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生檢查受力分析，從受力物體和施力物體的情況，對(duì)其進(jìn)行有效的分析，保證受力分析的準(zhǔn)確性。

在高中物理課堂教學(xué)中，物體受力分析主要考查學(xué)生的綜合能力和解決物體受力情況的能力。在實(shí)際的問(wèn)題教學(xué)中，教師需要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物體受力情況進(jìn)行分析，明確問(wèn)題解題思路，采取針對(duì)性的解題方式，提高學(xué)生的綜合能力。因此，在對(duì)物體受力分析的過(guò)程中，學(xué)生需要掌握物體受力分析方法和步驟，打破物理學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)的約束，為以后的物理學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

王新潔.物體受力分析問(wèn)題及思考[J].中學(xué)物理教學(xué)參考，2018（10）：87-88.