高中物理 “相互作用” 的教学重难点分析

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  摘 要: “相互作用”是高中物理力学部分的一个重要知识点,也是力的基本属性之一。根据力的基本属性就可以明确,力的作用是相互的,即力不可能单独存在,既有施力物体,又有受力物体。在教学“相互作用”的过程中,重点在于认清“相互作用”的本质,“相互作用”的方式,以及“相互作用”产生的实际影响。本文对“相互作用”做了介绍,深入分析了“相互作用”的教学重难点。
  关键词: 高中物理 “相互作用” 教学重难点
  “相互作用”广泛存在与各种力学现象和问题中,在解决相关力学问题时,“相互作用”不可避免。在教学过程中,需要结合实例,对“相互教学”进行深入理解分析,以便学生能够对其中的重难点知识形成全面掌握。
  一、物理中的相互作用
  “相互作用”广泛存在于物理中,并不局限于力学知识。但是对高中物理教学而言,“相互作用”主要是指力之间形成的相互作用。“相互作用”教学主要是对作用力的性质、合成及分解进行剖析。“相互作用”不仅是一种物理表象,更是一种解题思想,在面对某些题目的时候,根据“相互作用”思想可以高效求解。
  根据高中力学相关知识,“相互作用”主要表现在弹力和摩擦力两个方面。因此,“相互作用”教学也可以从这两个方面出发,逐步展开。
  二、弹力“相互作用”教学重难点
  在弹力“相互作用”的教学过程中,其重难点主要可以分为三个方面,即弹力有无、弹力方向和弹力大小。解决这三个方面的问题,就可以切实掌握弹力“相互作用”的相关知识。
  对于弹力的有无而言,在物体发生形变时,且对周边的物体存在一定作用力,就会出现弹力。通俗来讲,弹力就是物体之间发生接触,其中一方或双方都发生形变而形成的力,就称为弹力。弹力是否存在,其判断途径主要有三个:一是直接判断;二是假设判断;三是分析受力判断。不论是哪一种途径,都需要遵循两个基本要素:一是物体发生接触;二是物体产生形变。
  对于弹力方向而言,判断方法有两个。一是在物体出现变形形成弹力的时候,变形方向即为弹力生成方向。二是根据物体运动状态或受力情况分析弹力方向,先对物体弹力进行假设,再根据受力性质进行判断,符合相关规律,即说明假设方向合理;如果不符合相关规律,则说明假设有误。
  对于弹力大小,如果是规则形变物体,则可以根据相应的形变规律进行弹力求解,比如弹簧,就可以利用胡克定律计算弹力,f■=kx,k为弹性系数,x为形变量。对于不规则形变的物体,则需要对整体受力进行分析,根据相关公式定理判断受力大小具体情况。
  比如,据图所示,竖杆和斜杆的夹角为θ,质量为m的小球固定在斜杆下方,则小球和竖杆之间作用力F为( )
  A.已知F■=mgsinθ,若小车静止,作用力沿杆向上。
  B.已知F■=mgsinθ,若小车禁止,作用力垂直向上。
  C.若小车以加速度a向右行使,则F■=ma/sinθ。
  D.若小车以加速度a向左行使,则F■=■。
  对于这个题目,通过分析可以得出:小车静止时,在平衡条件下,其作用力竖直向上,作用力大小和小球自重相等,则可以表明A、B选项错误。再看C、D选项,如果小车右行,根据牛顿第二定律就可以判断其是错误的。由此,只剩下D选项,所以D选项是正确的。再看D选项,小车左行,小球重力、推力和杆作用力构成直角三角形,杆作用力为斜边,即F■=■。
  三、摩擦力“相互作用”教学重点
  摩擦力是两个物体之间“相互作用”的力的一种形式,广泛存在于各种“相互作用”中。和弹力一样,摩擦力的重难点也可以分为有无、方向和大小三个方面。
  摩擦力有无的判断,需要明确几个基本点:一是物体是否彼此接触,是否生成弹力;二是物体接触面之间是否存在一定的粗糙度;三是物体之间是否存在相互运动。
  摩擦力方向的判断,可以从两个方面出发。一是物体之间保持静止,需要判断其中一个物体是否存在运动趋势,如果存在运动趋势,则说明物体之间存在摩擦力。二是物体之间相对运动,如果物体运动方向相反,则摩擦力方向和物体运动方向相反。如果物体运动方向相同,则摩擦力方向可能和运动方向相反,也可能和运动方向相同,需要结合实际情况判断。
  摩擦力大小计算一般可以分为静摩擦和动摩擦两种情况,静摩擦需要对物体受力进行分析,根据牛顿第二定律列出相关方程进行求解。而动摩擦可以根据相应的动摩擦公式进行求解,即利用f=μF■,F■是物体之间存在的正压力,μ是动摩擦因素,其与物体表明粗糙度直接相关。
  例如,如图所示,恒力F拉动质量为M的木块从静止开始运动,摩擦因素μ为0.4,AC距离为1m,试求木块最大加速度的发生点。
  根据牛顿第二定律和平衡方程可以得出:Fcosɑ-f=Ma,N Fsinɑ-Mg=0,f=μN,联立三式可以解得a=■■sin(α θ)-gμ,在ɑ θ=π/2时,a值最大,由此可以求出M距离A的距离为x=2.5m,即在木块距离A为2.5m时,加速度a达到最大值。
  “相互作用”广泛存在于高中物理力学问题中,在面对这些问题时,需要从力是否存在、力的方向和力的大小三个方面出发,对问题进行深入剖析,从而解决问题。
  参考文献:
  [1]刘志敏.从“相互作用”谈初、高中物理的有效衔接[J].物理教学探讨,2010,21.
  [2]陆春雷.浅析高中物理“相互作用”的重难点[J].高考,2013,05.
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