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        分類討論思想在高中物理力學(xué)教學(xué)中的滲透

        2022-04-01 11:29:18李素琴
        數(shù)理化解題研究 2022年9期
        關(guān)鍵詞:高中物理方向分類

        李素琴

        (福建省上杭縣第二中學(xué) 364200)

        高中物理力學(xué)教學(xué)中既要注重講解分類討論相關(guān)理論知識,又要結(jié)合具體例題給學(xué)生帶來良好的啟發(fā),使其認(rèn)識到當(dāng)分析物理問題時無法準(zhǔn)確的判斷相關(guān)情形時,應(yīng)注重進行分類討論,全面的考慮問題.

        1 在受力分析中的滲透

        受力分析是高中物理力學(xué)的重要基礎(chǔ)知識,是深入學(xué)習(xí)物理知識的關(guān)鍵知識點.高中物理教學(xué)中為提高學(xué)生的受力分析技能,應(yīng)注重結(jié)合學(xué)生熟悉的生活場景,開展教學(xué)活動以提高學(xué)生運用分類討論思想進行受力分析的意識.同時,注重運用多媒體技術(shù)為學(xué)生講解相關(guān)的例題,使學(xué)生認(rèn)識到何時進行分類討論以及進行怎樣的分類討論,進一步澄清學(xué)生對物體受力情況的認(rèn)識與理解,使其能夠迅速的找到解題的思路,避免在以后分析類似問題時走彎路.如借助多媒體大屏幕與學(xué)生一起分析如下例題:

        如圖1所示,在傾角為30°粗糙的斜面上放置一重100N的物體.一根勁度系數(shù)為1000N/m,原長為10cm的彈簧一端固定在斜面下端,一端和物體相連.若物體靜止時彈簧的長度為7cm,使用力F沿斜面拉物體,而物體仍處于靜止?fàn)顟B(tài).若物體和斜面之間的最大靜摩擦力為35N,則F的可能值為( ).

        A.15N B.50N C.85N D.100N

        圖1

        施加F后摩擦力的方向未知,因此,需要進行分類討論.摩擦力f的方向沿斜面向下向上時,由平衡條件可知0N

        2 在勻加速直線運動中的滲透

        勻加速直線運動是高中物理力學(xué)中常見的一種運動狀態(tài).對于大多數(shù)的勻加速直線運動問題可直接運用運動學(xué)相關(guān)公式進行解答,然而針對物體受力情況不明的情境則需要進行分類討論.

        如圖2所示,一直桿和水平方向成α角固定,將一細線一端連接一小球,另一端通過圓環(huán)套在直桿上,當(dāng)圓環(huán)下滑時,小球和圓環(huán)保持相對靜止,細線伸直且和豎直方向成β角,則( ).

        A.若直桿光滑,一定有α=β

        B.若直桿光滑,β可能為零

        C.若直桿粗糙,β不可能為零

        D.若直桿粗糙,有可能α<β

        圖2

        課堂上當(dāng)學(xué)生從給出的選項中得知需要按照直桿光滑、粗糙進行分類討論,A項正確.

        3 在平拋運動中的滲透

        圍繞重點知識,組織學(xué)生開展專題訓(xùn)練活動,通過向?qū)W生展示相關(guān)的問題情境,要求學(xué)生結(jié)合自身的理解加以解答,拓展學(xué)生思維的同時,使其更好的把握運用分類討論思想解答平拋運動問題的相關(guān)細節(jié).如可組織學(xué)生圍繞以下習(xí)題開展專題訓(xùn)練活動:

        如圖3,某滑雪運動員從高h處下滑,達到B點后水平飛出,經(jīng)過時間t后落到斜面上的C點,忽略運動過程中的摩擦以及空氣阻力,則改變相關(guān)條件,運動員( ).

        A.若h加倍,水平飛出的速度v加倍

        B.若h加倍,水平飛出的時間t加倍

        C.若h減半,落到斜面上的速度方向不變

        D.若h減半,在空中離斜面的最大距離不變

        圖3

        結(jié)合選項需按照h加倍和減半兩種情境進行分類討論,C項正確.

        4 在能量守恒中的滲透

        能量守恒是高中物理力學(xué)的重要知識點,在進行該部分知識講解中應(yīng)注重分類討論思想的滲透,尤其應(yīng)注重結(jié)合學(xué)生的現(xiàn)有知識儲備,對相關(guān)知識點加以整合創(chuàng)設(shè)相關(guān)的問題情境,給學(xué)生提供運用分類討論思想解題的機會.

        解答該題不僅需要吃透給出的新定義,而且還需要結(jié)合給出的選項進行分類討論.選擇BD兩項.

        5 在碰撞問題中的滲透

        物體碰撞是高中物理中的常見情境.由動量守恒定律可知,物體碰撞后的運動方向和物體的質(zhì)量大小密切相關(guān).在解答部分碰撞情境時若習(xí)題未給出碰撞兩物體的質(zhì)量大小關(guān)系,應(yīng)注重根據(jù)動量守恒定律,對物體質(zhì)量進行分類討論,充分考慮每一種可能的情況.

        如圖4所示,兩個擺長均為L的單擺,對應(yīng)可視為質(zhì)點擺球的質(zhì)量為m1,m2,懸點均為O.在O點正下方0.19L處固定一顆小釘子.初始時B靜止在最低點,擺線處在小釘子的右側(cè).A從圖中位置由靜止釋放(θ足夠小),在最低點和B發(fā)生彈性碰撞.兩擺均做簡諧運動條件,懸線始終繃緊且長度不變,忽略空氣阻力以及碰撞時間,重力加速度為g,則( ).

        A.若m1=m2,則A、B最大振幅之比為9:10

        C.若m1>m2,A、B第二次碰撞不在最低點

        D.若m1

        圖4

        該題考查單擺周長計算公式以及動量守恒定律知識.選擇B項.

        6 在機械波問題中的滲透

        分析高中物理機械波相關(guān)的問題時往往因波的傳播方向不確定而需要進行分類討論.分類討論時應(yīng)注重機械波傳播的周期性,結(jié)合波長、周期、波的傳播速度三者之間的關(guān)系,構(gòu)建相關(guān)的物理方程.

        如圖5所示,為一列沿x軸傳播的橫波,實線為t=0時的波形圖,虛線為t=0.5s時的波形圖,則以下判斷正確的是( ).

        A.若波沿x軸正方向傳播,則最大周期為2s

        B.若波沿x軸負方向傳播,波的最小速度為2m/s

        C.若波速為26m/s,則t=0時P質(zhì)點向y軸正方向運動

        D.若波速為14m/s,則t=0時P質(zhì)點向y軸正方向運動

        圖5

        該題主要考查學(xué)生對橫波傳播方向判斷以及相關(guān)參數(shù)計算等知識.選擇AD兩項.

        7 在粒子偏轉(zhuǎn)中的滲透

        帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)是高中物理的重點、難點知識.解答該類問題不僅需要運用洛倫茲力、圓周運動相關(guān)知識,而且需要根據(jù)題干描述,通過分類討論找到粒子運動的臨界條件,運用幾何知識確定粒子運動軌跡的半徑大小以及運動過程中的偏轉(zhuǎn)角度,在此基礎(chǔ)上做出相關(guān)的判斷.

        在邊長為L等邊三角形區(qū)域內(nèi)存在有磁感應(yīng)強度大小為B,垂直紙面的勻強磁場.在該等邊三角形中心O處有一粒子源,可向紙面內(nèi)各個方向發(fā)射質(zhì)量均為m,電荷量均為q,速度均為v的同種帶電粒子,則( ).

        該題主要考查帶電粒子在磁場中運動的規(guī)律.找到臨界條件是解答該題的關(guān)鍵.選擇AC兩項.

        力學(xué)是高中物理的重頭戲.提高學(xué)生解決力學(xué)問題的能力是教學(xué)的重要內(nèi)容.教學(xué)中應(yīng)注重解題思想的講解,尤其應(yīng)注重分類討論思想的滲透,通過例題的講解、習(xí)題的訓(xùn)練使學(xué)生牢固掌握力學(xué)知識,積累運用分類討論思想解題的技巧,高效完成授課目標(biāo)的同時,促進其解題能力的進一步提升.

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