高中物理小課題研究??如何突破受力分析

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

一、困難形成原因:

1.力是物體間的相互作用。受力分析時(shí),這種相互作用只能憑著各力的產(chǎn)生條件和方向要求,再加上抽象的思維想象去畫,不像實(shí)物那么明顯,這對于剛升入高中的學(xué)生來說,多習(xí)慣于直觀形象,缺乏抽象的邏輯思惟,所以形成了難點(diǎn)。

2. 有些力的方向比較好判斷,如:重力、電場力、磁場力等,但有些力的方向難以確定。如:彈力、摩擦力等,雖然發(fā)生在接觸處,但在接觸的地方是否存在、方向如何卻難以把握。

3.受力分析時(shí)除了將各力的產(chǎn)生要求、方向的判斷方法熟練掌握外,同時(shí)還要與物體的運(yùn)動狀態(tài)相聯(lián)系,這就需要一定的綜合能力。由于學(xué)生對物理知識掌握不全,導(dǎo)致綜合分析能力下降,影響了受力分析準(zhǔn)確性和全面性。

4.教師的教學(xué)要求和教學(xué)方法不當(dāng)造成難點(diǎn)。教學(xué)要求不符合學(xué)生的實(shí)際,要求過高,想一步到位,例如:一開始就給學(xué)生講一些受力個(gè)數(shù)多、且又難以分析的物體的受力情況等。這樣勢必在學(xué)生心理上會形成障礙。

二、受力分析突破策略:

物體的受力情況決定了物體的運(yùn)動狀態(tài),正確分析物體的受力,是研究力學(xué)問題的關(guān)鍵。受力分析就是分析物體受到周圍其它物體的作用。為了保證分析結(jié)果正確,應(yīng)從以下幾個(gè)方面突破難點(diǎn)。

1.受力分析的方法:整體法和隔離法

2.受力分析的依據(jù):各種性質(zhì)力的產(chǎn)生條件及各力方向的特點(diǎn)

3.受力分析的步驟:

為了在受力分析時(shí)不多分析力,也不漏力,一般情況下按下面的步驟進(jìn)行:

(1)確定研究對象——可以是某個(gè)物體也可以是整體。

(2)按順序畫力

a.先畫重力:作用點(diǎn)畫在物體的重心,方向豎直向下。

b.次畫已知力

c.再畫接觸力--------彈力和摩擦力:看研究對象跟周圍其他物體有幾個(gè)接觸點(diǎn)(面),先對某個(gè)接觸點(diǎn)(面)分析,若有擠壓,則畫出彈力,若還有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動的趨勢,則再畫出摩擦力。分析完一個(gè)接觸點(diǎn)(面)后,再依次分析其他的接觸點(diǎn)(面)。

d.再畫其他場力:看是否有電、磁場力作用,如有則畫出。

(3)驗(yàn)證:

a.每一個(gè)力都應(yīng)找到對應(yīng)的施力物體

b.受的力應(yīng)與物體的運(yùn)動狀態(tài)對應(yīng)。

說明:

(1)只分析研究對象受的根據(jù)性質(zhì)命名的實(shí)際力

如:重力、彈力、摩擦力等,不畫它對別的物體的作用力。

(2)合力和分力不能同時(shí)作為物體所受的力。

(3)每一個(gè)力都應(yīng)找到施力物體,防止“漏力”和“添力”。

(4)可看成質(zhì)點(diǎn)的物體,力的作用點(diǎn)可畫在重心上,對有轉(zhuǎn)動效果的物體,則力應(yīng)畫在實(shí)際位置上。

(5)為了使問題簡化,常忽略某些次要的力。如物體速度不大時(shí)的空氣阻力、物體在空氣中所受的浮力等。

(6)分析物體受力時(shí),除了考慮它與周圍物體的作用外,還要考慮物體的運(yùn)動情況(平衡狀態(tài)、加速或減速),當(dāng)物體的運(yùn)動情況不同時(shí),其情況也不同。

4.受力分析的輔助手段

(1)物體的平衡條件(共點(diǎn)力作用下物體的平衡條件是合力為零)

(2)牛頓第二定律(物體有加速度時(shí))

(3)牛頓第三定律(內(nèi)容:兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在一條直線上)

5.常見的錯誤及防范的辦法:

(1)多畫力。

a.研究對象不明,錯將其他物體受到的力畫入。

b.虛構(gòu)力,將不存在的力畫入。

c.將合力和分力重復(fù)畫入。要防止多畫力。第一,徹底隔離研究對象。

第二,每畫一個(gè)力要心中默念受力物體和施力物體。

(2)少畫力。

少畫力往往是由受力分析過程混亂所致,因此

a.要嚴(yán)格按順序分析。

b.分析彈力和摩擦力時(shí),所有接觸點(diǎn)都要分析到。

(3)錯畫力。即把力的方向畫錯。防范辦法是要按規(guī)律作

三、分類例析

1.彈力有、無的判斷

彈力的產(chǎn)生條件是接觸且發(fā)生彈性形變。但有的形變明顯,有的不明顯。

那么如何判斷相互接觸的物體間有無彈力?

法1:

“假設(shè)法”,即假設(shè)接觸物體撤去,判斷研究對象是否能維持現(xiàn)狀。若維持現(xiàn)狀則接觸物體對研究對象沒有彈力,因?yàn)榻佑|物體使研究對象維持現(xiàn)狀等同于沒有接觸物,即接觸物形同虛設(shè),故沒有彈力。若不能維持現(xiàn)狀則有彈力,因?yàn)榻佑|物撤去隨之撤去了應(yīng)該有的彈力,從而改變了研究對象的現(xiàn)狀?梢娊佑|物對研究對象維持現(xiàn)狀起著舉足輕重的作用,故有彈力。

法2:根據(jù)“物體的運(yùn)動狀態(tài)”分析彈力。即可以先假設(shè)有彈力,分析是否符合物體所處的運(yùn)動狀態(tài)。或者由物體所處的運(yùn)動狀態(tài)反推彈力是否存在?傊,物體的受力必須與物體的運(yùn)動狀態(tài)符合。同時(shí)依據(jù)物體的運(yùn)動狀態(tài),由二力平衡(或牛頓第二定律)還可以列方程求解彈力。

【總結(jié)】彈力有、無的判斷是難點(diǎn),分析時(shí)常用“假設(shè)法”并結(jié)合“物體的運(yùn)動狀態(tài)”分析。

2.判斷摩擦力的有、無摩擦力的產(chǎn)生條件為:(1)兩物體互相接觸,且接觸面粗糙;(2)接觸面間有擠壓;(3)有相對運(yùn)動或相對運(yùn)動趨勢;

3.摩擦力的方向

摩擦力的方向?yàn)榕c接觸面相切,與物體間的相對運(yùn)動方向或相對運(yùn)動趨勢的方向相反。但相對運(yùn)動趨勢不如相對運(yùn)動直觀,具有很強(qiáng)的隱蔽性,常用下列方法判斷。

法1:“假設(shè)法”。即假設(shè)接觸面光滑,看原來相對靜止的物體間能發(fā)生怎樣的相對運(yùn)動。

若能發(fā)生,則這個(gè)相對運(yùn)動的方向就為原來靜止時(shí)兩物體間的相對運(yùn)動趨勢的方向。

若不能發(fā)生,則物體間無相對運(yùn)動趨勢。

法2:根據(jù)“物體的運(yùn)動狀態(tài)”來判定。即先判明物體的運(yùn)動狀態(tài)(即加速度的方向),再利用牛頓第二定律(F=ma)確定合力,然后通過受力分析確定靜摩擦力的大小和方向。

【總結(jié)】綜上可見,在分析整體受的外力時(shí),以整體為研究對象分析比較簡單。也可以隔離法分析,但較麻煩,在實(shí)際解題時(shí),可靈活應(yīng)用整體法和隔離法,將二者有機(jī)地結(jié)合起來。

總之,在進(jìn)行受力分析時(shí)一定要按次序畫出物體實(shí)際受的各個(gè)力,為解決這一難點(diǎn)

可記憶以下受力口訣:

地球周圍受重力、繞物一周找彈力、考慮有無摩擦力、其他外力細(xì)分析,合力分力不重復(fù)、只畫受力拋施力。


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