生活中的力學問題在教學中的應用

周旭

摘要： 本文從生活實例物理分析方面對日常生活中的例子進行分析和討論。旨在讓學生明白物理學的基礎性，也使物理教學貼近生活，走進生活；亦可增強物理教學的趣味性，激發學生的學習興趣，提高學習的積極性和主動性。

關鍵詞： 日常生活力學分析實例應用聯系實際

力學是與日常生活關系最密切的物理學科內容之一，可以說在我們日常生活中，力學幾乎無處不在。人們的衣食住行處處都與力學有著緊密的聯系。本文從物理理論分析日常生活中的力學問題，以求激發學生的學習興趣，達到更好的教學效果；提高學生分析問題和解決問題的能力；提高學生科學文化素質；為學生將來的創新打下一定的基礎。

一、生活實例物理分析

1.走或跑的受力情況

走或跑時，人體受的外力包括空氣阻力、作用于身體總質心的重力，以及地面支撐腳的力（簡稱為支撐反力）。支撐反力是地面對人腳的總的作用，它是豎直向上的壓力與水平方向的靜摩擦力的合力。靜摩擦力并不是全部的起加速作用的外力。全面地說，起加速作用的外力是地面作用于支撐腳的支撐反力。

解析：為研究問題的方便，可以把支撐反力看成是體重反力與蹬地反力的合力。體重反力是指由于人體具有靜態重量而產生的那一部分地面對腳的作用力，其大小總是等于體重，方向總是豎直向上，蹬地反力的大小取決于人以多大的力蹬地，方向則與人蹬地的方向相反。在腳剛落地至蹬地前的緩沖動作中，腳向前下方蹬地，蹬地反力斜向后[圖1（a）]，因此支撐反力也斜向后，對人的前進起制動作用，使人體減速。而在蹬地動作中，腳向后下方蹬地，蹬地反力斜向前[圖1（b）]，因此支撐反力也斜向前，對人體起加速作用。

2.神奇的劈和楔

人們把刀、斧等切割工具的刃部叫做劈，而一頭厚一頭薄的斜面木料叫做楔。劈能輕而易舉地劈開堅硬的物體，楔可使物體間接觸得更緊密。古代有這樣一個傳說，明朝年間，蘇州的虎丘寺塔因年久失修，塔身傾斜，有倒塌的危險。當時，有人建議用大木柱將其撐住，可這樣又大煞風景。不久，有一位和尚把木楔一個一個地從塔身傾斜的一側的磚縫里敲進去，結果扶正了塔身，試分析原因。

解析：因為楔的縱截面是一個三角形，使用它們的時候，在其背上加一個力F，這個力產生的效果，就是楔（劈）的兩個側面形成兩個推壓物體的力N，在力N的作用下，楔把物體楔緊。

可見，小球下落的極限速率與其半徑的平方成正比，半徑越大，下落的極限速率就越大。從上面討論還可看出極限速率與小球密度有關，密度大相應的極限速率也越大。

（2）沙塵飛揚的原因

由前面分析已知，對于粒徑不同的沙塵，極限速率υ差異很大。對粒半徑很小的塵埃，υ也很小，易被加速，空氣的任何輕微流動，上升氣流的速度分量都可以超過它的極限速率，導致其隨風起動，甚至人在屋里走動所帶動的空氣擾動，也會使它飛揚起來。這就是“為什么風一刮，總是有一批細小的塵埃隨風起舞，飛揚起來”的原因。而且，這樣的塵埃一旦處于空中，靠其自然降落到地面需要相當長的時間。對粒半徑較大的沙粒，則不容易被風加速，顆粒很難隨風起動。這表明沙塵是否起動，風速的大小是一個主要因素，而且風速越大，沙粒隨風起動的可能性就越大。沙塵暴是由于本地或附近塵沙被風吹起而造成的，特點是天空混濁，能見度明顯下降，沙塵暴天氣能見度甚至小于1km。由于極限速率與顆粒大小密切相關，風小，飛起來的塵埃顆粒就小；而風大時，除了小顆粒塵埃飛起外，還有顆粒大的塵埃飛起。

二、總結

《物理教學大綱》提出：“物理要密切聯系實際，使學生在理論和實際的結合中理解和運用知識。”聯系實際能激發學生學習的興趣，讓學生感覺到物理就在我們身邊，與生活緊密相關；能開拓思路，讓學生學會從實際生活找到解決理論問題的辦法；理論聯系實際是培養學生能力的重要途徑，把學到的知識應用到實際中，反過來加深了對知識的理解，提高分析問題和解決問題的能力；聯系實際還能提高學生科學文化素質，為將來的創新學習打下一定的基礎。

參考文獻：

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