淺談“物體的受力分析”教學(xué)

【摘要】高中物理力學(xué)部分的“受力分析” 是教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)， 本文從筆者的教學(xué)實(shí)踐出發(fā)， 闡述了學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問(wèn)題從而進(jìn)一步提出解決此問(wèn)題的辦法。

中學(xué)物理比較難學(xué)， 這是學(xué)生們普遍的認(rèn)識(shí)； 中學(xué)物理比較難教， 這是老師們普遍的反映； 高一力學(xué)尤其難學(xué)，這是師生們的共識(shí)。究其原因是多方面的。但最基本的原因是“分析物體受力情況” 這一環(huán)節(jié)沒(méi)掌握好。如何解決這個(gè)問(wèn)題？ 筆者的觀(guān)點(diǎn)是：

一、認(rèn)識(shí)學(xué)生學(xué)習(xí)“受力分析” 時(shí)受到的影響

1.1 受生活經(jīng)驗(yàn)的“欺騙”

“鐵比棉花重”， “速度越大受到的力越大”， “物體越重下落越快”， “摩擦力總是阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力” 等等這些認(rèn)知， 都是從生活經(jīng)驗(yàn)中獲取的。學(xué)生在分析物體受力情況時(shí)總被這些生活經(jīng)驗(yàn)干擾。例如： 圖中是物體A 在拉力F 作用下加速向右運(yùn)動(dòng)， 對(duì)B 物體的受力分析， 學(xué)生堅(jiān)持認(rèn)為B 受到一個(gè)向左的摩擦力， 因?yàn)槟Σ亮偸亲璧K物體的運(yùn)動(dòng)的。而且生活經(jīng)驗(yàn)也告訴他們當(dāng)人們用力拉A 物體時(shí)， 如果速度很快， B 物體就會(huì)從左邊掉下來(lái)。所以認(rèn)為B物體一定受向左的力。這也是對(duì)摩擦力總是阻礙物體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的概念理解不夠的表現(xiàn)。

1.2 思維定式的影響

由于生活經(jīng)驗(yàn)， 已學(xué)知識(shí)技能或其他因素造成定型化的思維路線(xiàn)、方式、程序、模式， 這就是常說(shuō)的思維定式。用一個(gè)物理名詞稱(chēng)之為‘思維慣性’。在物體學(xué)習(xí)中由于學(xué)生經(jīng)常接觸同一類(lèi)題或同一種直觀(guān)模型， 因而往往形成一種習(xí)慣思維， 導(dǎo)致分析錯(cuò)誤。例如： 讓學(xué)生判斷下圖中F的大小， 很多高一的學(xué)生一看就說(shuō)是， 因?yàn)槌踔袑W(xué)習(xí)過(guò)動(dòng)滑輪的“省一半力” 的特點(diǎn)而錯(cuò)誤判斷。并不知曉“省一半力” 是拉力豎直向上拉的時(shí)候才能成立。再如： 光滑的斜面上放置有一桿通電向里的導(dǎo)體棒，靜止于斜面上， 圖甲的磁場(chǎng)是垂直斜面向上的。這時(shí)， 圖乙的磁場(chǎng)方向是豎直向上的， 很多學(xué)生一看題目就會(huì)得出錯(cuò)誤的答案， 這就是學(xué)生拿到題目看到似曾相識(shí)， 按習(xí)慣的思路、方法求解而錯(cuò)解。

1.3 學(xué)習(xí)初中“力學(xué)” 所引起的局限

初中力學(xué)部分不完全的學(xué)習(xí)內(nèi)容和學(xué)習(xí)方法， 形成了不利思維定式。如彈力在初中《教學(xué)大綱》中除了彈簧的彈力涉及形變外， 其他彈力都從日常生活中引出， 從作用效果來(lái)進(jìn)行分析。比如把它叫做“壓力、支持力、拉力”等等。而不涉及其產(chǎn)生的具體原因是形變， 更不會(huì)說(shuō)明堅(jiān)硬物體的微小形變問(wèn)題。這主要是為了適合初中生的特點(diǎn)，更加注重形象思維的教學(xué)特點(diǎn)。但也給高中階段學(xué)習(xí)“受力分析” 留下局限性。如高一學(xué)生分析沿斜面向下滑的物體時(shí)多出一個(gè)“下滑力”， 而不知“下滑力” 只不過(guò)是重力沿斜面向下的分力， 根本就不存在什么“下滑力”。分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)多出一個(gè)向心力， 而不知向心力只是效果力，由其他力或多個(gè)力的合力來(lái)提供。

二、教會(huì)學(xué)生正確的“受力分析” 方法

2.1 注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)

物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然學(xué)科， 在教學(xué)中要重視實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證， 以打破先入為主的生活經(jīng)驗(yàn)， 以排除錯(cuò)誤的觀(guān)念。如為糾正學(xué)生“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因” 這一錯(cuò)誤生活經(jīng)驗(yàn)， 可以做好“伽利略的理想斜面” 的演示實(shí)驗(yàn)，從斜面上滑下來(lái)的小車(chē)在越是光滑的平面上小車(chē)滑得越遠(yuǎn)，說(shuō)明如果平面非常光滑， 小車(chē)將無(wú)法停止下來(lái)， 永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去。也說(shuō)明了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因。讓學(xué)生更加深刻的理解隨后推出的牛頓第一定律。

2.2 克服思維定式的消極作用

思形成維定勢(shì)后， 思維有了慣性， 思維惰性和僵化也會(huì)隨之而來(lái)， 使思維陳舊， 不能發(fā)散， 從而帶來(lái)消極影響。

第一， 教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生用全面的、聯(lián)系的觀(guān)點(diǎn)去看待事物， 從而找出事物的內(nèi)在聯(lián)系。例如： 某人打了另一人一拳， 被打的人感到疼痛， 而打的人則不痛。有的學(xué)生依據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)， 對(duì)牛頓第三定律產(chǎn)生疑問(wèn)。其錯(cuò)誤在于不善于用物理學(xué)原理去分析問(wèn)題， 而是憑借痛與不痛去判斷作用力與反作用力大小。幫助學(xué)生分析受力， “作用力與反作用力” 是作用在不同的兩個(gè)物體上， 大小總相等， 方向總相反。打人和被打只是作用的部位不同， 感受不同而已，從而排除生活經(jīng)驗(yàn)的干擾。

第二， 深刻理解物理規(guī)律， 消除思維定式。學(xué)好基礎(chǔ)知識(shí)， 深刻理解各種性質(zhì)的力， 如重力、彈力、摩擦力、磁場(chǎng)力、電場(chǎng)力等等， 理解產(chǎn)生條件和存在的特點(diǎn)， 對(duì)每個(gè)力的三要素分析透徹。

第三， 多角度思維。學(xué)會(huì)多角度思維可使思維靈活，開(kāi)闊， 善于創(chuàng)新。在教學(xué)中可以通過(guò)一題多解、一題多變的訓(xùn)練， 培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維和靈活變通能力。

2.3 掌握“受力分析” 的正確步驟

進(jìn)行“受力分析” 時(shí)， 正確的步驟是什么？ 在教學(xué)中通過(guò)示范和強(qiáng)化訓(xùn)練讓學(xué)生掌握并解決問(wèn)題。①確定研究對(duì)象： 把研究的對(duì)象從周?chē)h(huán)境中隔離出來(lái)， 選取有利于問(wèn)題的處理， 視具體問(wèn)題而定， 可以是單個(gè)的物體或物體的一部分， 也可以是幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)， 即物體系。②受力分析順序： 按照重力- 彈力- 摩擦力- 其他力的順序?qū)ξ矬w進(jìn)行受力分析， 并畫(huà)出物體的受力圖， 防止漏力。③檢查受力情況： 在分析過(guò)程中， 找到施力物體， 沒(méi)有施力物體的力是不存在的， 防止添力。

特別提醒學(xué)生， 在受力分析時(shí)防止“漏力” 的有效辦法就是按順序進(jìn)行分析： 一看重力， 二看接觸力（彈力、摩擦力）， 三看其他力（電磁力）； 防止“添力” 的辦法就是每一個(gè)力都要找到它的施力物體， 沒(méi)有施力物體的力不存在。

總之， 高中物理力學(xué)中的“受力分析” 是學(xué)生高中階段最基礎(chǔ)， 也是最不好掌握的知識(shí)。在教學(xué)中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)， 讓學(xué)生掌握其方法和技巧， 讓學(xué)生擁有開(kāi)啟物理學(xué)知識(shí)殿堂的“金鑰匙”。