欒美林
【摘? 要】力學是物理學中十分重要的一部分知識,而正確的受力分析是我們解決力學問題的前提。中學階段,是學生們養(yǎng)成正確學習習慣,為物理學習打基礎的重要時期。教師們應當通過教學,培養(yǎng)學生的受力分析能力,從而幫助大家高效地解決力學問題。
【關鍵詞】初中物理;受力分析;力學教學
受力分析,即對物體的受力情況進行分析。眾所周知,在解決物理問題時,題目往往不會直接將物體的受力情況告訴我們,我們需要結合題目的其他已知條件進行分析,從而幫助自己解題。因此,教師在進行教學時,應當注重對學生受力分析能力的培養(yǎng)。下面我將圍繞初中物理中對學生受力分析的指導展開論述。
一、平衡狀態(tài),考慮合成規(guī)律
在分析物體的受力時,我們往往可以將其運動狀態(tài)作為突破口。而平衡狀態(tài)是最基本的一種物理狀態(tài),結合已知受力情況,能夠幫助我們準確地分析其他不確定力。因此,教師們在進行教學時,往往應當從物體的狀態(tài)入手,對于處在平衡狀態(tài)的物體,我們可以通過其合成規(guī)律,確定靜摩擦力等是否存在,最終確定物體的受力情況。
例如在講解“牛頓第一定律”時,我為大家講解了這樣一道例題:若用15N的力將一個重力為10N的木塊,推向天花板,使得木塊位于天花板下,與天花板緊密相連,處于靜止狀態(tài),請判斷木塊的受力情況。首先,分析題目我們可以了解到,題目讓我們求的是木塊的受力情況,于是我們按著題目的已知條件,將其簡單地畫在黑板上,畫出一條線代表天花板,然后將木塊緊挨著畫在天花板下,在木塊上分別表示出其重力和手給它向上的推力,由于木塊現(xiàn)在處于靜止狀態(tài),即為平衡狀態(tài),此時應當是受力平衡的,合外力為0,因此我們可以經(jīng)過分析得出,向上15N的推力,和向下10N的重力雖然方向相反,但是大小卻不相等,所以合外力并不為0,于是我們可以得知天花板和木塊之間存在著作用力,即為天花板給木塊的彈力,方向向下,大小為15-10=5N,即為5N,所以,木塊受3個力,豎直向下的重力10N,天花板給它豎直向下的彈力5N,和手給它豎直向上的推力15N。
對于處于平衡狀態(tài)的物體,我們可以直接從合成規(guī)律出發(fā)進行受力分析。學生們一定要正確地理解平衡狀態(tài)的相關定義,只有這樣狀態(tài)分析正確,我們才能得出正確的受力分析。
二、假設分析,確定彈力有無
假設分析,是我們在分析彈力時常用的一種分析方法。對于相互接觸的兩個物體,我們往往無法直接得出其是否存在彈力,這時候就需要通過假設分析,進行判斷。因此,教師們在進行教學時,應當通過指導帶領學生們進行假設分析,幫助大家掌握這種受力分析的常見方法。
例如在講解“彈力”時,我為大家講解了這樣一道例題:現(xiàn)有一傾角為37°的粗糙斜面,一重力為15N的小球通過繩子吊在天花板上,同時與該斜面相接觸,處于靜止狀態(tài),已知繩子為豎直方向,且繩子拉力為10N,試判斷小球的受幾個力。分析這道題目,我們可以發(fā)現(xiàn),小球與斜面接觸,則可能存在彈力,于是我們進行假設,假設小球與斜面之間不存在彈力,則小球僅僅受豎直向下大小為15N的重力和垂直于斜面為10N的拉力,無法達到平衡狀態(tài),這與題目的已知條件相沖突,因此,我們可以知道小球與繩子之間還存在著別的力,且所受其他的力合力方向不垂直于斜面,即小球還受斜面給的彈力和靜摩擦力,所以小球一共受4個力。在實際受力分析中,我們往往無法直接得出判斷彈力是否存在,因此,學生們在分析這類問題時,可以借助于假設分析,確定彈力的有無。
可見,通過假設分析,我們能夠更加準確的對彈力進行判斷。但是只有相互接觸的物體才會產生彈力,學生們在分析彈力存在情況前,首先應當確定其是否可能存在。
三、整體隔離,探尋內部受力
在一些力學問題中,往往存在兩個物體一起進行運動的狀態(tài),但是題目讓我們求解的確是兩物體之間的相互作用力,整體隔離就是分析這類問題常見的方法。教師可以帶領學生們先對整體進行分析,然后隔離單個物體,在進行分析,從而得出兩物體的具體受力情況。
例如,在講解“浮力”時,我向學生們講解了這樣一道例題“小明用繩子系著將一塊體積為50cm3且重1.5N的石塊放入裝有水的燒杯中,已知繩子被伸直處于豎直狀態(tài),且石塊完全沒入水中處于靜止狀態(tài),容器內的水由5cm上升至6cm,若容器的重力忽略不計,請問地面對容器的支持力為多少。在看到這道題目時,我們可以觀察問題,發(fā)現(xiàn),首先應當分析容器的受力,于是,我們就可以將容器、水和石塊視為一個整體,分析可知,整體所受的力為豎直向下的重力、豎直向上的繩子的拉力和地面的支持力,三力受力平衡。若要求支持力,現(xiàn)在只需要求出繩子拉力以及水的重力即可。容器的底面積S=V/h=50cm2,水所受的重力為G1=ρV1g=2.5N,然后隔離石塊得出繩子拉力F1=G1-F浮=1.5N-0.5N=1N,最后帶入計算可以得出N=(1.5N+2.5N)-1N=3N,即地面給容器的支持力為3N。
可見,整體隔離法能夠幫助我們高效地進行受力分析,但是,并非所有的受力情況都適用這一方法,學生們應當先對題目進行分析,然后再根據(jù)分析選取正確的方法分析受力。
總之,受力分析是求解力學問題的重難點,教師們應當通過教學培養(yǎng)學生們受力分析的能力,從而幫助大家更加高效地解決力學問題,為學生們以后的物理學習打下堅實的基礎。
(作者單位:江蘇省南通市北城中學)