黃新志
(江蘇省南通市北城中學(xué) 226011)
物理的學(xué)習(xí)方法應(yīng)該體現(xiàn)物理學(xué)的研究方法,物理現(xiàn)象來(lái)自于生活,物理概念與物理規(guī)律是前人不斷概括總結(jié)出來(lái)的.實(shí)際教學(xué)中不難發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)初步的淺層學(xué)習(xí),學(xué)生“知其然而不知其所以然”的現(xiàn)象廣泛存在.在解決習(xí)題問(wèn)題時(shí),學(xué)生遇到情境相似的物理問(wèn)題時(shí),更是迷惑于“相似的物理現(xiàn)象卻有著迥異的答案”.在教學(xué)中注重物理概念與規(guī)律的形成過(guò)程,對(duì)相似情境物理習(xí)題進(jìn)行推理辨析,并理解應(yīng)用,有助于學(xué)生改進(jìn)思維方式,提高思維能力.
例題1 小明上學(xué)去時(shí),以1m/s的速度走了5min,后來(lái)感覺(jué)時(shí)間不夠,為了不遲到,他又以1.5m/s的速度走了5min,他家離學(xué)校多遠(yuǎn)?(2)他上學(xué)走路的平均速度.
解S=S1+S2=v1t1+v2t2=1m/s×300s+1.5m/s×300s=300m+450m=750m;
解析分段路程問(wèn)題是運(yùn)動(dòng)練習(xí)中的常課,總路程由兩段路程相加,學(xué)生都能解決;平均速度概念為總路程和總時(shí)間的比值,不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為“平均速度就是速度的平均值”,以上解答不正確.應(yīng)該由V=S總/t總得:V=750m/600s=1.25m/s.學(xué)生會(huì)質(zhì)疑:老師,我的答案一樣啊,怎么會(huì)錯(cuò)!答案一致,概念卻沒(méi)正確應(yīng)用,問(wèn)題并沒(méi)有得到解決.
例題2 小高上山的速度是1m/s,到山頂后又沿原路返回,速度是1.5m/s,則小高上下山的平均速度是____.
以上分段的平均速度的應(yīng)用題的解答應(yīng)該從平均速度的定義的角度出發(fā)求解:全程的路程與總時(shí)間的比值.除此之外還可以通過(guò)列表法解決問(wèn)題,具體如下:
例題1 表格法
例題2 表格法
表格法解決這類(lèi)行程問(wèn)題思路更為清晰,把已知條件填寫(xiě)到相應(yīng)表格中,求出未知量即可.看似這是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的處理方式,但表格法是建立在對(duì)平均速度概念有著正確理解的基礎(chǔ)上的問(wèn)題解決方法,讓學(xué)生在解題時(shí)目標(biāo)更明確,屬于概念驅(qū)動(dòng)的問(wèn)題加工方式,表格法在解決合金的平均密度問(wèn)題時(shí),也能發(fā)揮作用.
例題3 如圖1所示為長(zhǎng)江某水壩的示意圖.水壩左側(cè)水面高,B和C兩點(diǎn)處于同一高度,A和C兩點(diǎn)到各自液面的距離相等,水在A、B和C三點(diǎn)產(chǎn)生的壓強(qiáng)分別為PA、PB和PC,則( ).
圖1 圖2
A.PA
C.PA>PB=PCD.PA=PC 錯(cuò)解因?yàn)榫嚯x河底hA>hB=hC,所以PA>PB=PC,選C. 解析本題考點(diǎn)為液體壓強(qiáng)的特點(diǎn),影響液體內(nèi)部壓強(qiáng)大小的因素為深度,深度的定義為從研究點(diǎn)到液體與大氣相通的表面(即液體自由表面)的垂直距離.題意為hB>hA=hC,所以PA=PC 例題4 如圖2的兩個(gè)容積相同的圓筒形容器,分別裝滿(mǎn)不同的液體,已知距容器底部距離相等的A、B兩點(diǎn)處液體壓強(qiáng)PA=PB,則比較兩容器底部所受的液體壓力F甲、F乙和壓強(qiáng)P甲、P乙. 錯(cuò)解因?yàn)锳、B兩點(diǎn)到底部距離相等,壓強(qiáng)相等,所以ρA=ρB,容積相等,所以壓力:F甲=F乙;壓強(qiáng):P甲=P乙.本題的錯(cuò)例還有幾種,有的學(xué)生認(rèn)識(shí)到A、B兩點(diǎn)到自由液面距離hA 解析本題甲壓力和受力面積都大于乙,利用P=F/s無(wú)法求解.回顧液體壓強(qiáng)的定義過(guò)程:因?yàn)橐后w受重力,且具有流動(dòng)性.液體對(duì)底部的壓強(qiáng)可以“分層”求,液體對(duì)甲底部的壓強(qiáng)表示為PA+PA下;乙底部的壓強(qiáng)為PB+PB下.因?yàn)棣鸭?ρ乙、深度相等,所以PA下>PB下,結(jié)合A、B兩點(diǎn)PA=PB,可以很快比較得出P甲>P乙,F甲>F乙.只有正確理解深度的概念,才能準(zhǔn)確判斷深度對(duì)液體壓強(qiáng)的影響. 例題5 如圖3所示,用手握住重5N的瓶子,此時(shí)瓶子受到的摩擦力大小為_(kāi)___N,方向?yàn)開(kāi)___(選填“豎直向下”或“豎直向上”),增大手對(duì)瓶子的握力,瓶子受到的摩擦力將____(選填“增大”“減小”或“不變”). 圖3 錯(cuò)解摩擦力與壓力及粗糙程度有關(guān),當(dāng)壓力增大,摩擦力增大.因此答案為5N,豎直向上,增大. 解析我們可以提醒學(xué)生,物體前后運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何變化?此過(guò)程中,瓶子一直靜止處于平衡狀態(tài),符合二力平衡條件:大小相等,方向相反,作用在同一直線(xiàn)上.瓶子受到手豎直向上的摩擦力始終等于瓶子的重力.辨析:滑動(dòng)摩擦力的大小與壓力及接觸面粗糙程度有關(guān);靜摩擦力大小,一定要從二力平衡角度判斷分析. 例題6 如圖4所示,放在水平地面上的物體,受到方向不變的水平推力F的作用,F(xiàn)的大小與時(shí)間t的關(guān)系和物體運(yùn)動(dòng)速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示.由圖象可知當(dāng)t=1s時(shí),物體處于____狀態(tài).t=3s時(shí),物體受到的摩擦力為_(kāi)___N. 圖4 錯(cuò)解靜止?fàn)顟B(tài),3N. 解析本題是力與運(yùn)動(dòng)的典型案例題,是“常見(jiàn)常錯(cuò)題”,為什么會(huì)這樣呢?開(kāi)展實(shí)驗(yàn)探究,對(duì)物理過(guò)程推理分析,是二力平衡的應(yīng)用的熱點(diǎn).本題借助“按要求推木塊實(shí)驗(yàn)”進(jìn)行解析:在0s~2s給物體施加1N的力,速度為0,處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),推力等于靜摩擦力,靜摩擦力隨推力增大而增大,二者始終相等.由圖像可知2s~4s物體加速運(yùn)動(dòng),受滑動(dòng)摩擦力,推力大于滑動(dòng)摩擦力,摩擦力大小未知;4s~6s時(shí),物體做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),此時(shí)受平衡力,滑動(dòng)摩擦力等于推力.滑動(dòng)過(guò)程中,摩擦力不變,求解3s的摩擦力,應(yīng)該參考4s~6s平衡狀態(tài)的過(guò)程. 摩擦力怎么變化,不只是看壓力和粗糙程度,熟練掌握摩擦力概念,辨析摩擦力的性質(zhì),開(kāi)展運(yùn)動(dòng)過(guò)程重構(gòu),分析是否處于平衡狀態(tài),從而搭建關(guān)系式,才能順利解決問(wèn)題. 物理學(xué)習(xí)過(guò)程是思維養(yǎng)成的過(guò)程,通過(guò)物理概念驅(qū)動(dòng)問(wèn)題的解決,有利于提高學(xué)生的辨析能力,培養(yǎng)學(xué)生的思維習(xí)慣,為今后進(jìn)一步的學(xué)習(xí)起到很好的助推作用.三、摩擦力到底是變還是不變