注意強調物理過程中的對象研究

摘要高中物理教學過程中重視科學研究方法的滲透，培養學生嚴密的邏輯思維能力，特別是對高中一年級的新同學來說，快速適應高中物理的學習方法和要求是十分重要的。

中圖分類號：G633.7文獻標識碼：A

Emphasize Object Research in Physics Process

NIE Jianjun

(Donghua Senior Middle School， Dongguan， Guangdong 523128)

AbstractSenior middle school Physics teaching process stresses the permeation of scientific research method， cultivating students' logical thinking ability is very important for first grade students to adjust senior middle schools' learning method and requirement.

Key wordsobject; process; method

高中物理是一門有著嚴密邏輯體系的學科，它廣泛地采用了概念語言，物理模型及數學工具、形成了一套科學的理論體系。它不象初中物理那樣簡單，注重于生動的直觀描述，容易理解。這就使大多數學生在開始接觸高中物理時普遍產生了思維方式不適應高中物理學習的這一情況。我們知道，物理教學的目的不僅要給學生傳授系統的物理知識，而且更重要的是要發展學生的智力和培養學生的能力。因此在傳授知識的同時，重視科學研究方法的滲透，培養學生嚴密的邏輯思維能力，特別是對高中一年級的新同學來說，快速適應高中物理的學習方法和要求是十分重要的。

物理學在研究問題時，首先要確立研究對象，根據物理情境建立物理模型，進而得出相應的物理規律。記得有一位物理名師說過這樣一名話：“當你在做物理題感到無從下手時，請你開始找分析研究的對象！” 筆者將自己在力學知識教學過程中如何強調物理過程中的研究對象，培養學生嚴密的邏輯思維能力，更好地掌握物理知識的一些做法，從三個方面簡述如下：

1 同一物理過程同一研究對象

在解決力學問題時，雖然明確了研究對象，但由于對物理過程中的研究對象強調不夠，致使學生在開始接觸高中物理，對研究的問題出現這樣或那樣的錯誤判斷卻屢見不鮮。

關于力的分解有這樣一道題目：如圖1（a）所示，已知物體的重為G牛頓，求AO、BO繩的拉力。分析該題可知，要研究的是在同一物理過程即靜止狀態兩繩的受力情況。學生都能正確地選擇點0為研究對象，但卻不能正確地對同一研究對象進行受力分析，學生認為受力圖為圖1(b)，物體所受的重力其作用點在物體的重心，圖1(b)的受力分析說明物體的重心在結點0，顯然這個受力分析圖與客觀事實不符，是錯誤的，正確的受力分析圖應為圖1(c)所示，盡管拉力TOC的大小在這一物理過程中等于物體的重力G的大小，但TOC與有著本質的區別。如果我們對研究對象強調不夠，很容易使學生對受力分析失之于嚴謹。

再比如：按力的作用效果，分解靜止在斜面上的物體所受的重力。對于該題同一物理過程表現在物體靜止在斜面上。物體之所以能靜止在斜面上是因為斜面對物體有作用，支持力N和摩擦力f的合力F與G是一對平衡力，如圖2 (a)所示。該題中同一研究對象則是斜面上物體所受的重力，而不是物體所受的其他力，也不是別的物體。

解答此題時學生是這樣分析的：假如斜面光滑，物體所受的重力是豎直向下的，但物體并不在重力G作用下豎直下落，而是沿斜面下滑，同時壓緊斜面。從力的作用效果來看，重力在平行于斜面方向和垂直于斜面方向表現出了“沿斜面下滑”和“壓緊斜面”這兩種具體效果。所以得到這樣的結論：按力的作用效果，斜面上物體所受的重力可以分解為：平行于斜面的下滑力F1和垂直于斜面對斜面的壓力F2，如圖2(b)所示。

其實，學生得出的這種用文字表達出來的分力只有一個是正確的，那就是平行于斜面的“下滑力”F1是重力的一個分力，而另一個垂直于斜面的對斜面的壓力F2則是錯誤的。下面從所得到分力的作用對象及性質展開分析：

“下滑力”F1被認為是正確的分力，它是所研究對象在平行于斜面方向上所表現出來的具體效果，它的作用對象和物體所受的重力一樣仍是物體本身。從性質來講，下滑力F1是一種效果力，它的作用效果和重力在平行于斜 面方向的作用效果可以等效代替。是一種實際上并不存在的力。而另外一個分力的文字表達，則絲毫沒有體現出所研究的對象在垂直于斜面方向所表現出來的作用效果，而且還不自覺地把研究對象從物體所受的重力轉換成了斜面，從垂直于斜面的壓力F2的作用對象可看出，它的作用對象是斜面而不是物體，從分力F2的性質來看它是物體與斜面接觸并發出微小形變而產生的，是一種彈力。這種力的作用效果則是不能和重力在垂直斜面方向上的作用效果進行等效替換的，它是一種實際存在的力。某些時候，物體對斜面在垂直斜面方向上的壓力和重力在該方向上的分力數值相等，但絕不可以認為它就是重力在該方向的分力。

對斜面上物體所受重力的分解按作用效果應為：平行于斜面的“下滑力”F1和垂直斜面的壓緊斜面的力F2。學生之所以會得到這種結論，這就說明教學過程中還沒能充分引導學生搞清所確立的研究對象的物理過程，作用效果等問題。此外學生對上例不能正確解答的原因還和他們長期形成的以“感性認識”代替“理論”的思維方式有關，這種以“經驗”代替“理論”的思維方式，往往不能使學生準確地理解物理概念語言或規律的本質屬性，加之我們教學過程中對研究對象強調不夠，這就造成了學生在特殊情況下的“思維障礙”，致使學生對問題不能正確解決。

2 同一物理過程不同的研究對象

在高中新課程力學教材談到：力是物體對物體的作用，力是不能離開施力物體和受力物體而獨立存在的。象人推車前進，這樣一個物理過程，誰是受力物體，誰是施力物體？學生的結論是：人是施力物體，車是受力物體。物體間的作用是相互的，人給車施加了力的作用，車反過來對人也施加了力的作用，若以人為研究對象，人卻成了受力物體，而車則成了施力物體。學生這種錯誤地思考、解決問題的方式與他們長期形成的“思維定勢”的消極影響是分不開的。如何消除學生思維過程中存在的這些消極影響，更好地使學生掌握高中物理這一嚴密的邏輯體系，在教學過程中，注意強調物理過程中的研究對象顯得尤為重要。

如在牛頓運動定律這部分內容的教學中解決問題的關鍵則是加速度問題。

例如：用細線和輕彈簧懸掛兩個質量相同的物體A、B。如圖2（a），輕彈簧質量可以忽略，若在點將懸線燒斷，求燒斷瞬間、B兩物體的加速度分別為多少？

由題意可知，要研究的同一物理過程是燒斷瞬間。由于學生長期形成的“思維定勢”的影響，常把A、B看成是一個系統，作為研究對象，認為系統的加速度就是A、B物體各自的加速度。分析過程是這樣的：燒斷前，系統處在靜止的平衡態，細線拉力等于系統所受的重力；燒斷瞬間，細線拉力消失，平衡破壞，A、B系統只受重力作用，由牛頓第二定律可知，系統的加速度為g，所以A、B物體的加速度分別為g。牛頓第二定律告訴我們物體的加速度必須和物體的質量及物體所受的合外力相對應。如果把A、B系統作為研究對象得到系統的加速度g，是正確的。而題意是求A、B兩物體分別的加速度，這就要求必須以A、B分別為研究對象，分析其相應的受力情況。

如果分別以A、B為研究對象，它們燒斷前受力情況如圖2（b）所示，A、B兩物體質量相等，所以GA= GB量值也相等。N1、N2分別是輕彈簧的作用力。由于彈簧形變量相同，N1、N2量值也相等。整個系統處于靜止的平衡態，則有：

T = N1 + GAN2 = GB

當在點燒斷懸線瞬間，拉力立刻消失，而、間的彈性形變卻不會立刻消失，故在燒斷瞬間有：

aA=（N1+GA）/m 即 aA=2g，aB=0

可見，在同一物理過程中，不同的研究對象顯示的卻是不同的物理規律，另外只有重視強調物理過程中的研究對象才能引導學生更好地理解物理概念及定律的含義。

3 同一研究對象不同物理過程

在高中力學部分，摩擦力方向的判斷可以說是教學中的一個重、難點內容。為了使學生更好地掌握摩擦力方向的正確判斷，要強調研究對象在不同的物理過程中的具體情況。

例如，在皮帶傳動裝置中，傳送帶按順時針方向旋轉如圖4（a），試分析A輪所受摩擦力的方向。

對于這個題目，研究對象無疑是A輪，而不是傳送帶，有的學生是這樣判斷的：在A輪邊緣取下一部分如圖4（b）所示。A代表輪，B代表傳送帶，當傳送帶順時針轉動時，A有逆時針方向轉動趨勢，那么B對A的摩擦力方向就是順時針的，所以A輪所受的摩擦力的方向是順時針的。

看似很正確的判斷，其中卻飽含著容易被忽視的錯誤。簡明的題目中，并沒有告訴是傳送皮帶帶動A輪轉動，當然，也沒告訴是A輪帶動傳送帶轉動、若認為傳送帶帶動A輪轉動。A輪所受摩擦力方向是順時針的，若A輪帶動傳送帶轉動時，A輪所受摩擦力方向是逆時針的。象A輪所受摩擦力方向的判斷這樣的問題，同一研究對象，在兩種不同的物理過程中卻得到了截然相反的結論。

物理學中建立了諸多的理想模型來認識紛亂而無章可循的客觀世界，象質點模型就是力學部分首先采用的物理模型，它也涉及到研究對象的物理過程。

通過上面的分析看來只注意強調研究對象會失之于片面，要培養學生嚴密的邏輯思維能力，應該把強調研究對象和強調其物理過程并舉才對。教師在傳授知識，引導學生解決問題時，一定要注意強調物理過程中的研究對象，始終做到不失于嚴謹?！安钪晾澹娨郧Ю铩边@句名言，足以能告誡我們在教學活動中要不失于嚴謹的重要性。