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【摘要】力学问题是高中物理学习的核心问题,在教学的过程中力学始终贯穿着整个高中教学,无论是电学、磁学、功能转换等知识都需要借助基础力学知识来解答,尤其是科学对目标进行受力分析,这是所有问题解决的根本。本文从优化解题思路的角度,浅议高中物理力学解题中整体法的运用。
【关键词】高中物理 力学 解题 整体法
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)26-0181-02
无论是日常教学,课下练习,还是在考试的过程中,很多学生都会受困于力学问题究竟该如何解答,这个力到底存在与否,什么时候相互抵销,什么时候做功;为什么我用的课本例题的方法解答出来的结果却是错误的;到底是該用动量守恒还是能量守恒;这么复杂的一个问题,怎么就可以三步作答呢?一系列的问题困扰着学生们,常常使他们觉得备受折磨。一个物理过程往往涉及多个物理量,干扰项目涉及的很多过程常常把学生的思路带偏,到底应该用哪种方法才是最合适的,其实不是决定于物体本身,而是要理清整体思路,科学应用整体法可以有效避免学生走弯路。
一、整体法的概念与意义
在初学力学阶段,我们所接触的对象一般的一个物体,其受力也非常清晰简单,但是随着学习的深入,尤其是摆脱理想状态,把物体置于真实的环境之中,就会发现很多物体其实相互关联,相互影响;如果单纯把某个物体割裂,不仅受力和运动状态不好确定,即使可以确定其受力,很多变化和临近的状态也很难确定。这时候就需要把几个物体视为一个整体,作为研究对象,受力分析时,只分析这一整体对象之外的物体对整体的作用力(外力),不考虑整体内部之间的相互作用力(内力)。 物理中整体法是指对物理问题中的整个系统或整个过程进行分析、研究的方法。
通过整体法的运用一方面可以促理论和实践层面的综合贯通,发现知识本身的奥妙,增强学习兴趣;另一方面表现为物理思维层面的变通和融合。“一题多解”和“一题多变”是高中物理的一个显著特征,灵活的整体思维可以帮助学生跳出题目本身,通过整体思维的运用实现变式思维,感受物理变化魅力,在解题过程中变繁为简、变难为易。
二、整体法的应用分析
运用整体法解决物理问题,需要满足一些条件,具体来说,整体法适用于以下几种情况:
第一,有多个物体同时存在,但是这几个物体相对静止,或者加速度相同,可以用整体法计算。这点相对好理解,就是把多个物体看作一个整体。
例1:在粗糙的水平地面上,质量分别为mA=4kg、mB=6kg的物体A、B叠放在一起,现用水平力F拉物体B,使A、B一起向右做匀加速运动,A、B间的摩擦因子μ=0.2,B与地面间的摩擦因子μ=0.3,求绳子的拉力F。
分析:对于这类题目相对来说就比较容易,因“一起向右做匀加速运动”,所以只需要把AB看作的一个整体,就可以快速求得答案。类似的还有用“细绳连接的两物体”、“在同一斜面相对静止的两物体”、“同一车厢内的物体”等,在求解外力的过程中都可以使用整体法。
第二,目标对象是唯一物体,在多个状态,或多个物理过程中有多个力做功,这时候需要用整体法。这点适用于综合性的运动过程,在功能转换中尤为适用。
例2.如图,竖直平面内有四分之一圆弧固定在水平桌面上,圆心为O。一小滑块自圆弧轨道A处由静止开始自由滑下,在B点沿水平方向飞出,落到水平地面C点。已知C点与B点的水平距离为1.0m小滑块的质量为m=1.0kg,圆弧轨道半径R=1.0m,B点到地面的高度h=1.25m,g取10m/s2。求小滑块沿圆弧轨道下滑过程中克服摩擦力所做的功。
分析:滑块从上到下的运动过程中先是从O开始的圆周运动,后是平抛运动,这其中既有重力做功,又有方向变化,如果单独求解摩擦力的大小和方向,可以说非常困难。所以我们采用整体法,把这个过程看作一个整体,设延圆弧轨道下滑过程中滑块克服摩擦力所做的功为W,由动能定理可得:mgR-W=,这时候只需要求出物块滑至B点的速度就可以求得W的值。
小结
总之,整体法既是基础物理方法,更是一种综合思维,通过整体法可以帮助学生进一步深刻理解运动的相对性,进而实现透过现象发现本质和规律的过程,从多个物体,多个状态,或多个物理变化过程中,运用整体法研究分析、处理和解决问题。
参考文献:
[1]赵连涌.试论高中物理力学解题中整体法的运用[J]. 数理化解题研究,2017(31).
[2]赵烨程.高中物理力学解题思路与整体法的运用研究[J]. 文理导航, 2017(29):34.
【关键词】高中物理 力学 解题 整体法
【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2018)26-0181-02
无论是日常教学,课下练习,还是在考试的过程中,很多学生都会受困于力学问题究竟该如何解答,这个力到底存在与否,什么时候相互抵销,什么时候做功;为什么我用的课本例题的方法解答出来的结果却是错误的;到底是該用动量守恒还是能量守恒;这么复杂的一个问题,怎么就可以三步作答呢?一系列的问题困扰着学生们,常常使他们觉得备受折磨。一个物理过程往往涉及多个物理量,干扰项目涉及的很多过程常常把学生的思路带偏,到底应该用哪种方法才是最合适的,其实不是决定于物体本身,而是要理清整体思路,科学应用整体法可以有效避免学生走弯路。
一、整体法的概念与意义
在初学力学阶段,我们所接触的对象一般的一个物体,其受力也非常清晰简单,但是随着学习的深入,尤其是摆脱理想状态,把物体置于真实的环境之中,就会发现很多物体其实相互关联,相互影响;如果单纯把某个物体割裂,不仅受力和运动状态不好确定,即使可以确定其受力,很多变化和临近的状态也很难确定。这时候就需要把几个物体视为一个整体,作为研究对象,受力分析时,只分析这一整体对象之外的物体对整体的作用力(外力),不考虑整体内部之间的相互作用力(内力)。 物理中整体法是指对物理问题中的整个系统或整个过程进行分析、研究的方法。
通过整体法的运用一方面可以促理论和实践层面的综合贯通,发现知识本身的奥妙,增强学习兴趣;另一方面表现为物理思维层面的变通和融合。“一题多解”和“一题多变”是高中物理的一个显著特征,灵活的整体思维可以帮助学生跳出题目本身,通过整体思维的运用实现变式思维,感受物理变化魅力,在解题过程中变繁为简、变难为易。
二、整体法的应用分析
运用整体法解决物理问题,需要满足一些条件,具体来说,整体法适用于以下几种情况:
第一,有多个物体同时存在,但是这几个物体相对静止,或者加速度相同,可以用整体法计算。这点相对好理解,就是把多个物体看作一个整体。
例1:在粗糙的水平地面上,质量分别为mA=4kg、mB=6kg的物体A、B叠放在一起,现用水平力F拉物体B,使A、B一起向右做匀加速运动,A、B间的摩擦因子μ=0.2,B与地面间的摩擦因子μ=0.3,求绳子的拉力F。
分析:对于这类题目相对来说就比较容易,因“一起向右做匀加速运动”,所以只需要把AB看作的一个整体,就可以快速求得答案。类似的还有用“细绳连接的两物体”、“在同一斜面相对静止的两物体”、“同一车厢内的物体”等,在求解外力的过程中都可以使用整体法。
第二,目标对象是唯一物体,在多个状态,或多个物理过程中有多个力做功,这时候需要用整体法。这点适用于综合性的运动过程,在功能转换中尤为适用。
例2.如图,竖直平面内有四分之一圆弧固定在水平桌面上,圆心为O。一小滑块自圆弧轨道A处由静止开始自由滑下,在B点沿水平方向飞出,落到水平地面C点。已知C点与B点的水平距离为1.0m小滑块的质量为m=1.0kg,圆弧轨道半径R=1.0m,B点到地面的高度h=1.25m,g取10m/s2。求小滑块沿圆弧轨道下滑过程中克服摩擦力所做的功。
分析:滑块从上到下的运动过程中先是从O开始的圆周运动,后是平抛运动,这其中既有重力做功,又有方向变化,如果单独求解摩擦力的大小和方向,可以说非常困难。所以我们采用整体法,把这个过程看作一个整体,设延圆弧轨道下滑过程中滑块克服摩擦力所做的功为W,由动能定理可得:mgR-W=,这时候只需要求出物块滑至B点的速度就可以求得W的值。
小结
总之,整体法既是基础物理方法,更是一种综合思维,通过整体法可以帮助学生进一步深刻理解运动的相对性,进而实现透过现象发现本质和规律的过程,从多个物体,多个状态,或多个物理变化过程中,运用整体法研究分析、处理和解决问题。
参考文献:
[1]赵连涌.试论高中物理力学解题中整体法的运用[J]. 数理化解题研究,2017(31).
[2]赵烨程.高中物理力学解题思路与整体法的运用研究[J]. 文理导航, 2017(29):34.