談對(duì)物理過程分析的教學(xué)指導(dǎo)

在中專物理知識(shí)中，許多問題總是與“過程”有關(guān)，如“運(yùn)動(dòng)過程”、“受力過程”、“做功過程”、“氣態(tài)變化過程”等。所以在解決問題時(shí)，學(xué)生的過程分析能力顯得尤其重要，所謂“過程分析”就是將一個(gè)復(fù)雜的處理過程經(jīng)過思維整理，分解成幾個(gè)簡(jiǎn)單的有規(guī)律的子過程，并找出幾個(gè)子過程之間的相互聯(lián)系和制約條件。這種分析能在學(xué)生頭腦里形成一個(gè)生動(dòng)而清晰的情景，找到解決問題的簡(jiǎn)捷方法。對(duì)物理過程的分析，其本身也是培養(yǎng)學(xué)生思維能力，分析問題能力的有效途徑。因此，必須重視對(duì)物理過程分析的教學(xué)指導(dǎo)。

一、 掌握基本概念和規(guī)律是正確分析物理過程的基礎(chǔ)

有些學(xué)生在分析物理過程時(shí)，往往會(huì)根據(jù)在頭腦里形成的物理概念來判斷或推測(cè)物理過程的發(fā)展趨勢(shì)的結(jié)果。比如，物體的速度越大，慣性就越大，鐵塊比木塊重等。為了排除這種干擾，就必須指導(dǎo)學(xué)生透徹地理解要領(lǐng)的內(nèi)涵和外延，然后通過邏輯推理得出正確的判斷。

【例1】物塊從曲面上的Q點(diǎn)自由滑下，通過靜止的粗糙水平傳送帶后落到地面上的P點(diǎn)。若使傳送帶隨皮帶輪沿逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)，再把該物塊放到Q點(diǎn)自由下滑，那么（ ）。

（A）它將落在P點(diǎn)的左邊?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖（B）它將落在P點(diǎn)的右邊

（C）它將落在P點(diǎn)?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖?搖 ?搖?搖?搖?搖?搖?搖 （D）它可能落不到地面上

錯(cuò)解：有些學(xué)生認(rèn)為，物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)，若傳送帶向左滑動(dòng)，物塊受到的摩擦力增加，摩擦力做功增加，物塊到達(dá)傳送帶右端的速度較小，故落在P點(diǎn)的左邊，選（A）。

分析：取物塊為研究對(duì)象，在兩種情況下物塊均受到滑動(dòng)摩擦力的作用，應(yīng)滿足f=uN，由于正壓力N=mg不變，f不變，在兩種情況下物塊從左瑞運(yùn)動(dòng)到右端的位移相同，所以物塊運(yùn)動(dòng)到傳送帶右端相同，落在P點(diǎn)，故選（C）。

二、 重視演示，把復(fù)雜的處理過程直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前

在一些習(xí)題中出現(xiàn)的物理過程，學(xué)生往往在實(shí)際生活中很少會(huì)遇到，或雖然遇到過但沒有注意觀察和思考，這樣，學(xué)生頭腦中就形不成清晰的動(dòng)態(tài)物理情景，常給物理過程的分析帶來一定的困難。如果能通過演示，將這一過程生動(dòng)、直觀地展現(xiàn)在學(xué)生面前，學(xué)生就很容易找到這一過程的特點(diǎn)和所遵守的規(guī)律，問題就迎刃而解了。

【例2】小球質(zhì)量為m，細(xì)線長(zhǎng)為L(zhǎng)，線的一端固定在O點(diǎn)，另一端和小球連接，現(xiàn)將小球拉到圖示位置，從靜止開始釋放，求小球到達(dá)最低點(diǎn)的速度。

錯(cuò)解：小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，

mg（L+ ）= mvV = 。

分析：得出以上錯(cuò)誤結(jié)果的原因是沒有弄清這個(gè)過程。如果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則可使學(xué)生認(rèn)識(shí)到這一過程是由兩個(gè)子過程組成的，第一個(gè)子過程是從A到P，小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，可求出小球在P點(diǎn)的速度V= 。在P點(diǎn)細(xì)線被拉直，由于球受到線的拉力，使小球沿法向方向的速度V 減小到零，這時(shí)有機(jī)械能損失；第二個(gè)過程是小球從P點(diǎn)以V 從為初速度運(yùn)動(dòng)到圓周運(yùn)動(dòng)路徑最低點(diǎn)B，在這一過程中根據(jù)機(jī)械能守恒可列式 mv+mg = mv。在P點(diǎn)將V正交分解，可知，v =vcos30°= v= 代入前式使可求出v = 。

三、通過畫正確的示意圖，找出物理目程中的定量關(guān)系

一些物理過程中的物理量之間的關(guān)系常常是隱含在題目之中的，而它們之間的關(guān)系往往要通過畫出正確的示意圖后才能找到。值得指出的是，畫圖過程是解題者大腦對(duì)題目提供的信息進(jìn)行加工處理的過程，是形式和邏輯思維共同作用的結(jié)果。一般說來，能正確地畫出示意圖，也就意味著能基本弄清物理過程和它所遵循的規(guī)律了。

【例3】一物體放在光滑的斜面上，設(shè)斜面G與地面之間沒有摩擦，則在物體沿斜面自由下滑的過程中，斜面對(duì)物體的作用力（ ）。

（A） 不垂直斜面，做功為零

（B） 不垂直斜面，做功不為零

（C） 垂直斜面，做功為零

（D） 垂直斜面，做功不為零

錯(cuò)解：有些學(xué)生認(rèn)為因物體受到的支持力垂直于斜面，支持力做功必為零，故選（C）。

分析：由于地面光滑，根據(jù)系統(tǒng)在水平方向的動(dòng)量守恒可知，物體下滑時(shí)斜面會(huì)向右運(yùn)動(dòng)。畫出的過程示意圖，從圖中可看出支持力N和物體的位移AB不再垂直，支持力做負(fù)功，故應(yīng)選（D）。

四、物理過程的分析，要注意從臨狀態(tài)作為突破口

通常一個(gè)復(fù)雜的物理過程中的幾個(gè)子過程可以遵守不同的規(guī)律，當(dāng)物體從一種運(yùn)動(dòng)過程轉(zhuǎn)化為另一種運(yùn)動(dòng)過程時(shí)，往往要經(jīng)過一個(gè)臨界狀態(tài)（或轉(zhuǎn)折點(diǎn)），那么就抓住了過程的關(guān)鍵特征，從而可使物理過程化繁為簡(jiǎn)。

【例4】小球在軟質(zhì)彈簧的正上方自由下落。

小球和軟質(zhì)彈簧從接觸起直到速度為零的過程中，下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的幾種描述中正確的是（）。

（A） 小球的速度越來越小

（B）小球的加速度越來越小

（C）小球受的合外力越來越大

（D）小球的速度最大時(shí)加速度為零

分析：小球在壓縮彈簧的整個(gè)過程中要分為兩個(gè)子過程來討論，其中在“平衡位置”B點(diǎn)有kx=mg，這是一個(gè)臨界點(diǎn)。在A到B的過程中，F(xiàn)＜mg，合外力向下，加速度方向向下與速度方向一致，物體做加速度運(yùn)動(dòng)：（↑表示增大，↓表示減小）當(dāng)X↑?圯F↑=KX?圯F ↓=Mg-F?圯F #8226; 。在B到C的過程中，kx＞mg，合外力方向向上，加速度方向向上與速度方向相反；當(dāng)當(dāng)X↑?圯F↑=KX?圯F ↓=kx-mg?圯a↑=F #8226; 。所以在整個(gè)過程中，速度先增后減，加速度先減后增，B點(diǎn)是臨界狀態(tài)，此時(shí)速度最大，加速度為零，故應(yīng)選（D）。

五、 找出適當(dāng)?shù)闹虚g量，利用子過程之間的相互關(guān)系解決問題

在將物理過程分成幾個(gè)子過程，加以分析，解決問題時(shí)，應(yīng)充分利用子過程之間的相互聯(lián)系，而中間量應(yīng)是聯(lián)系子過程的關(guān)鍵物理量。

【例5】一小球從塔頂自由下落，在最后一秒內(nèi)通過的位移是25M，求塔高。（g=10m/s）

分析：此題可將整個(gè)過程分成AB和BC這兩個(gè)子過程，塔高AC=AB+AC，則求得AB就可解決問題，而BC是包含已知物理量的子過程，AB與BC聯(lián)系的橋梁是B點(diǎn)的速度V，V是AB過程的末速度，卻又是BC過程的初速度。

通過對(duì)BC的研究求得V，代入AB過程求AB，即可解決問題，則有：

解：設(shè)B點(diǎn)速度為V，塔高為y，AB段位移為y′，BC段位移為y″。

y″=vt+ gt

25=v+ ×10

v=20（m/s）

y′= = =20（m）

y=y′+y″=45（m）

答：塔高為45米。

綜上所述，對(duì)學(xué)生加強(qiáng)物理過程分析的教學(xué)指導(dǎo)，把復(fù)雜過程分解成幾個(gè)子過程去分析問題，在方法和分析能力訓(xùn)練上可以起到舉一反三的作用。平時(shí)只要加強(qiáng)訓(xùn)練，對(duì)學(xué)生的理解、推理，分析綜合等方面能力的提高將起到事半功倍的效果。

注：“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文。”