假设法在高中物理问题分析中的合理运用

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  摘要:为了更好地解决物理学习中的问题,本文以典型物理问题为例,主要阐述了假设法在物理教学中的应用。假设法具有灵活性,高中物理教师可以根据具体问题具体分析,充分发挥假设法在解决物理问题中的作用。本文主要阐述了假设法在辨析物理概念、解决极值问题以及临界问题中的运用。
  关键词:假设法;高中物理;问题分析;教学研究
  [中图分类号]G634.7
  [文献标识码]A
  [文章编号]2095-2627(2017)18-035-01
  假设法是面对需要解决的问题,在维持原条件不变的基礎上,对某一条件进行更改,从而得出与原条件或原结论或相反或一致的结论,进而得出肯定或者否定的结论,最终得出正确结论的一种学习方法。假设法已经广泛应用于高中物理教学中,对物理问题的解决上具有高效作用,有利于教师顺利开展教学活动。在平时的物理教学过程中,当常用的解题方法无法解决物理问题时,教师可以采用假设法对问题进行大胆猜测,从而找到找出最终答案。
  一、从概念的条件出发进行假设,深入理解物理概念
  在高中物理教学中,摩擦力的判断问题一直是教学中的难点,尤其是静摩擦力的判断问题。我们都知道,静摩擦力的判断条件之一是两个物体之间是否有相对的运动趋势,但是学生对这一条件不能很好地掌握,也就很难解决学习中的静摩擦力问题。然而,假设法可以为学生解决这一困惑,使学生直观、明了地理解相对运用趋势,从而对静摩擦力的判断问题迎刃而解。我们可以通过下面这个例子,了解假设法的实际应用:
  例1:如图1所示,利用两块完全相同的平板,将两个完全相同的物体按压起来,并使这两个物体处于静止状态,那么,这两个物体之间是否存在摩擦力?
  解析:对于此类问题的分析思路是,要想判断两个物体之间是否存在摩擦力,就要判断这两个问题之间是否存在相对运动趋势。此题可以运用假设法,假设B不变的情况下A有向下运动的趋势,因为A和B是对称的关系,所以B也会具有向下运动的趋势。这里运用假设法的话,A相对于B来说有向下运动的趋势,B相对于A有向上运动的趋势,这个结论是矛盾的,因此假设不成立。同理可得,B不变的情况下也没有向上运动的趋势。由此可以得出结论,A与B之间没有摩擦力。针对于这类问题,只要两个平板之间的物体数量是双数,都可以用假设法来解决,推出中间物体之间没有摩擦力的结论。
  二、以运动条件为出发点进行假设,掌握极值问题
  对于物理中的极值问题,用假设法来解决能够更加清晰明了。比如:
  例2:如图2所示,可以承受最大拉力为10N的线AO与垂直方向呈45度角,可以承受最大拉力为5N的线OB在水平方向上,OC可以承受足够大的压力。那么,OC能够承受的最大重力是多少?
  解析:首先对连结点O进行受力分析,如图所示:
  根据三角函数知识可得,OA的拉力和OB的拉力之间的关系是T=2T。假设OA先断,此时OB的拉力为10=5OA槡OBN>5N,显然已经超过了OB的最大拉力值,此时OB已断,所以OA先断的假设不成立。同理,假设OB先断开,此时未达到OA拉力的最大值,所以OB先断的结论成立。综上所述,根据G=TOC=TOB可以得出,当OB先断时,OC所能承受的最大重力是5N。
  三、从临界条件角度出发进行假设,分类探讨临界问题
  假设法在高中物理临界问题中的运用也是比较常见的,比如板块模型问题,这类问题的解题思路是在于寻找切入点,也就是说可以找到板块的临界处进行假设,以此为突破口进行分析。
  例3:如图3所示,光滑的水平面上有一个长度L=4m的木板,质量M=2kg,小木块m(质量m=2kg)以初速度Vo=5m/s从木板的左端滑向木板,木板与小木块之间的摩擦因数为0.2,问该小木块能否从木块右端滑出。
  解析:假设小木块可以从木板的右端滑出,设在木板上运动的时间为t。在对木板和小木块进行受分析之后,可以得出小木块在木板上做匀减速运动,加速度a1=gμ=2m/S2,木板在摩擦力的作用下做匀加速运用,加速度a2=mgμ/M=2m/S2。由小木块滑向木板右端时两者的位移关系可以得出:vot-1a1t2-2
  1a2t2=L代入数值为5t-2t2=4,此方程无解,所以小木块无法从木板右端滑出。但是,当木板长度L=2m时,5t-2t2=2,解为t=0.5S或t=2S。再进一步讨论,当t=0.5S时,小木块的末速度为V1=4m/s,木板的末速度为V2=1m/s,V1>V2,满足题意;当t=2S时,小木块的末速度为V1=Vo-a1t=1m/s,木板的末速度为V2=a2t=4m/S,V1  通过以上分析与探讨可以得知,假设法在物理教学中的发挥着巨大的作用。尤其对于物理开放性问题来说,其问题的方向性不太明确,假设法作为一种解决问题的方法,为解决开放性物理问题提供了一个切入点。所谓物理开放性问题,是指由某些不定的开放性条件得出某一结论的问题,这就为假设法在解决问题时的应用提供了两个方向:一是对问题的已有条件进行假设,进而推导出与原结论相符或相反的结论,从而证明原结论的正确与否;二是对原有结论进行假设,进而推导出构成此结论所需要的条件,再与原条件进行验证,从而对结论进行否定或肯定。两种方法可以交叉使用,灵活运用在物理教学中,从而提高物理教学质量。
  参考文献:
  [1]张洪梅.浅议假设法物理教学[J].科技资讯,209(24).
  [2]杨聪.高中物理课堂教学中假设法教学设计研究[J].科技信息,209(1).
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