谈如何高效掌握力学概念性知识.doc

力学概念性知识课堂教学的思考和实践 普通高中课程标准实验教科书物理必修1（人教版）第三章相互作用，主要学习力的基本知识。本章是学习整个力学的基础和准备。而在本章中涉及到有关力的概念知识又是本章的基础和重点。所以学好所涉及到有关力的物理概念，对以后学习物体的受力分析、力的合成、力的分解都有很大帮助。那么怎样才能让学生清晰掌握力学的概念性知识呢？ 在具体力学概念教学中，我们可以利用各种方式达到教学目标。由于力学概念比较抽象，结合刚上高中的学生逻辑理解能力和辨证思维能力都不算高的实际情况，我们先剖析精讲概念，再点拨学生因错觉或认识浅显而容易出错的知识点，特别是有关密切联系生活实际的物理知识。这样可以逐步培养学生在日常生活当中多观察、多分析，看问题不要片面，透过现象看本质的科学思维习惯，这也充分体现新课标的思想和理念。首先精讲力学概念性知识。在力学概念教学中，我们重点剖析重力、弹力、摩擦力三大性质力。可以说使同学们理解并有效掌握这三种力是教学的一大难点。在这里我们用“剖析法”讲授。“剖析法”讲授，就是利用某种途径将三种力的概念性知识解剖开来，分析各部分要素的共性和个性，使同学们更形象、更具体地掌握这三大性质力。下面我们就以比较列表的形式为例，谈一下这一过程的实施。通过下面表格，我们把重力、弹力、摩擦力（在这里将摩擦力具体分为静摩擦力和滑动摩擦力来研究）的五大要素，即定义、产生条件、大小、方向、作用点直观地反映出来，并补充一栏“备注”（易错点警示）。定义产生条件大小方向作用点备注重力由于地球对物体的吸引而使物体受到的力,这个力叫重力.地球吸引G=mg竖直向下在重心上重心位置的确定弹力发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用,这个力叫弹力.1直接接触2 接触面上发生弹性形变(弹性的)由物体所处的状态、所受其他外力、形变程度来决定总是跟形变的方向相反,与物体恢复形变的方向一致1接触点上(点面接触、绳物接触)2接触面上(面与面接触) 弹力有无及方向判断(假设法、力的作用效果分析法)静摩擦力两个相互接触的物体之间有相对运动趋势而又保持相对静止时,在接触面间所产生的阻碍物体相对运动的力叫静摩擦力.1直接接触2接触面粗糙3有弹力4有相对运动趋势与外力有关,依据二力平衡条件总是跟接触面相切,与相对运动趋势的方向相反1接触点上(点面接触时)2接触面上(面与面接触时)静摩擦力有无的判断(假设法、运动状态分析法)滑动摩擦力两个相互接触的物体,当发生相对运动时,在接触面间所产生的阻碍物体相对运动的力叫滑动摩擦力.1直接接触2接触面粗糙3有弹力4有相对运动F=F总是跟接触面相切,与相对滑动的方向相反1接触点上(点面接触时)2接触面上(面与面接触时)滑动摩擦力方向的判断(准确理解“相对”两字)通过以上列表剖析，同学们对重力、弹力、摩擦力的概念性知识就有了一个整体上清晰的认识。当然在讲解表格中的知识时要穿插一些相关各力要素的生活实例，以其达到锦上添花之效。其次点拨力学概念性知识的易错点概念性知识明晰之后，我们必须点拨有关这三种力概念的易错点和有关生活实例中同学们由于表面观察而产生的错误直觉。让同学们体验理论与实际相结合的妙处，激发同学们学习物理的兴趣。下面通过理论与实际相结合，分别点拨力学中这三种力概念上常见的盲区和误区。一、 首先谈及重力。1 重力最容易出错的知识点就是重心。我们知道引入重心的概念后，研究具体的物体时，就可以把整个物体各部分的重力用作用于重心的一个力表示，于是原来的一个物体就可以用作用于重心的一个力表示，于是原来的一个物体就用一个有质量的点来替代，如图一所示。O GGGnG1111G2 图一物体重心的位置可以在物体上，也可以在物体外。例如一个平板重心在板上，而一个铁环的重心就不在环上；重心的位置与物体所在的位置及位置状态和运动状态无关。但一个物体内质量分布发生变化时其重心位置也发生变化。如一个充气的篮球，其重心在几何中心处，若将篮球内充入一半体积的水则球（含水）的重心将下移。2 重力方向的理解也是同学们容易出错的地方。重力的方向总是竖直向下，可利用铅垂线确定其方向。注意：“竖直向下”既不能说成“垂直向下”，也不能说成“指向地心”。因为“竖直向下”是垂直于当地的水平面向下，而“垂直向下”可以垂直于任何支持面向下；只有在两极或赤道时，重力的方向才指向地心，其他位置并不指向地心。重力的方向不受其他作用力的影响，与运动状态也没有关系。二、 再谈弹力。 由于弹力是一种被动力，通常情况下物体的形变往往难以直接察觉，因此判断是否产生弹力及方向如何，我们有必要进行深层次的点拨。1 关于弹力有无的判定。相互接触的物体不一定发生形变，因此不一定产生弹力，那么如何判断有无弹力呢？通常有以下两种方法。 利用假设法判断。要判断物体在某一接触是否受到弹力的作用，可假设在该处将与物体接触的另一物体去掉，看物体是否在该位置保持原来的状态，从而判断物体在该处是否受到弹力的作用。例如，如图二所示，一球放在光滑水平面AC上，并和光滑面AB接触，分析球所受的弹力。假设去掉AB面，球仍保持原来的静止状态，可判断出在球与AB面的接触处没有弹力；假设去掉AC面，球将向下运动，故在与AC面的接触处受到弹力，其方向垂直于AC面竖直向上。水平可采用将斜面移开判断平衡是否被破坏来判断有无弹力BCA 图二 利用力的作用效果分析。如图三所示，光滑水平面上的球靠在竖直面上静止，竖直面是否对球产生力的作用？假设竖直面对球产生力的作用。由于力的作用效果可知，球不会静止，故可判定没有水平弹力产生。 图三2 关于弹力方向的判定。物体所受弹力方向总是指向该物体发生形变的方向；弹力的作用线总是通过两物体接触点并沿其接触点公共切面的垂直方向。根据接触方式不同，弹力方向有以下几种类型。 平面和平面接触，此时弹力方向垂直于公共接触平面。（如图四） 图四 点和平面接触，此时弹力的方向垂直于平面且通过点。（如图五）图五 点和点接触，此时弹力方向垂直于接触点的公共切面。（如图六）图六 点和绳接触,此时弹力方向沿着绳子指向其收缩的方向。（如图七） 图七三、 最后谈一谈摩擦力。关于摩擦力几个易错问题：第一、有无摩擦力；第二、是滑动摩擦力还是静摩擦力；第三、方向如何。1 受静摩擦力的物体一定静止吗？解析物体是否受到静摩擦力，与物体处于静止还是运动状态没有关系，关键是物体相对于与其接触的物体静止。比如皮带传送机把货物运往高处，物体是运动的，但相对于皮带没有滑动，受到的是静摩擦力。其实生活中很多运动的物体都受到静摩擦力的作用，如一个人端着一杯水走路，杯子受到手的摩擦力，人走路时受到地面的摩擦力；站在启动的火车上的人受到车厢底板的摩擦力；拔河比赛时受绳子的摩擦力等。2 摩擦力一定是阻力吗？解析一谈到摩擦力，有的同学觉得摩擦力总是阻碍物体的运动，这种想法是错误的。原因是他把“阻碍物体的运动”和“阻碍物体的相对运动”混淆了。摩擦力总是阻碍物体间的相对运动，而不一定阻碍物体的运动。象上面的实例中，皮带传送机上的货物，站在启动的火车上的人受到的摩擦力都是动力，同时它阻碍了货物相对皮带、人相对车厢的滑动。有些摩擦力阻碍物体的运动，但也有些摩擦力却是物体在运动过程中的动力。如人在加速跑步时，汽车加速前进时，由于人的脚或车轮（主动论）与地面接触时相对静止，但有向后运动的趋势，故地面给人或车轮一个向前的静摩擦力，这个静摩擦力是使人或车加速前进的动力。不管是静摩擦力还是滑动摩擦力，都可以是动力。3 滑动摩擦力的方向一定和运动方向相反吗？VV解析滑动摩擦力的方向与物体运动方向相反的例子是很多的，但这个说法并不正确，如图八所示，长木板A上放一木块B，当A突然获得速度向右运动时，B也随着向右运动，同时B相对于A向左滑动。显然，B物体的运动方向是向右的，但它相对于A滑动的方向却是向左的，B受滑动摩擦力的方向是向右的，与B的运动方向相同，应明确的是滑动摩擦力的方向总是和物体相对运动的方向相反。判断摩擦力方向时，一定要明确“相对”的含义。“相对”既不是“对”地，也不是“对”观察者，“相对”的是跟它接触的物体。图八4 有外力作用才会有静摩擦力吗？解析产生静摩擦力的原因是因为物体所受到不为零的沿接触面方向的外力作用，这种情况确实存在。如图九所示，用水平力下拉放在地面上的物块，但未拉动，是因为物块受到水平方向静摩擦力的作用。但以此认为沿接触面的外力是产生静摩擦力的前提条件是片面的，不科学的。F图九如图十所示，放置在水平传送带上并与传送带保持相对静止的货物，在传送带加速或减速时，也会受除静摩擦力以外其他力的作用，而是因货物与传送带间存在相对运动趋势。可见，相互接触的物体要产生静摩擦力，物体间必须具有相对运动的趋势。而这种“相对运动趋势”既可由外力产生，也可以是因为运动状态的改变而产生。 图十通过上述研究，同学们会较清晰、透彻地掌握力学概念性知识，并能利用这些概念性知识解决有关生活的实际问题，这也为以后学习物体的受力分析、力的