巧用物理力學知識分析生活實例

彭婉娟++趙俊

摘 要：本文運用中學物理力學知識分析4個常見生活實例，采用生活與知識相結合的方式，提升中學生學習物理力學知識的興趣，有效解決中學物理教學過程中出現的力學知識點抽象、不易被中學生掌握的難題。

關鍵詞：物理 力學 生活 實例

在生活中，力是我們熟知的一個名詞，認識力并掌握力的相關知識，是中學物理力學知識教學目標之一。上海科學技術出版社、廣東教育出版社聯合出版的《物理》（八年級下冊）一書，著重講述力的相互作用、力的三要素、重力、摩擦力等知識。根據《初中物理課程標準》中課程基本理念，我們的物理教學要貼近學生生活，激發并保持學生學習物理知識的興趣，使學生在學習和探索中掌握物理學的基礎知識與基本技能。為了拓寬學生的知識面，闡述4個生活中力的應用實例，幫助學生了解力的特點和力的用途，進一步鞏固學習效果，并激發學生學習物理的興趣。

一、人走路時力的作用

在一條平坦的馬路上，一個健康的人可以邁開大步向前走，走路并不難，人只要有氣力，抬起腿，邁開步伐，不就能向前走了嗎？而事實上，問題并不那么簡單。請同學試一個動作：挺直身體，背貼著墻站立著。把任意一只腳抬起來，向前邁步，只要身體一直貼著墻壁，這只腳是邁不出去的。如果抬起的腳向前邁出一步，那么，回望一下，身體已經離開了墻壁。這說明，身體向前移動了。當身體向前移動時，一定借助了一種外力。換句話說，正是這種外力推著人前進。如果這種外力偏小，走路就會很困難。例如，在光滑的冰面上，人們通常不敢邁大步，而只能加倍小心地挪動雙腳前進，所以，推著人前進的力正是后腳蹬地的力。

下面運用物理知識中的作用力和反作用力進行分析。人用后腳蹬地時，后腳給了地面一個力，這個力的方向向后，同時，地面也給了人身體一個力，這個力的方向向前，正是這個方向向前的力把人向前推了一下。后腳蹬地面時，人給地面一個方向向后的力，這里把它稱為作用力F；同時，地面給人身體一個方向向前的力，這是與作用力相對應的反作用力，它表現為摩擦力f。通常，作用力和反作用力是一對相互作用力，它們大小相等，即F=f，并且方向相反，所以，人在平坦路面上走時會覺得很輕松。如果人行走在冰面上，假設像在平坦路面上走路那樣用力向后蹬地，而由于冰面很光滑，人受到冰面給的摩擦力比蹬地的力小很多。這兩個力不平衡，人就會摔跤。

二、自行車身上的力學知識

自行車是生活中常用的交通工具，在它的“身上”運用了許多力學知識。

測量長度的應用。在測量彎曲道路的長度時，可采用滾輪法進行測量。比如，一輛普通自行車的車輪半徑r約為0.35米，車輪沿路面滾動一圈，歷經長度為半徑r乘以兩倍的圓周率，即約為2.20米，然后，讓自行車在道路上持續滾動，記錄車輪滾過的圈數n，則彎曲道路的長度為n乘以2.20米。目前廣為使用的自行車里程計就采用了這種方法計算自行車行駛路程。

減小摩擦與增大摩擦的應用。為了減小摩擦阻力，自行車的很多部件（如前軸、后軸等）都采用滾動代替滑動的方式。如果將潤滑劑加至這些部件，可以進一步減小摩擦阻力，使人們在騎自行車時覺得很輕便。為了增大摩擦，自行車外表很多部位刻有凹凸不平的花紋，如自行車的輪胎、自行車塑料把手套和閘把套等。此外，將滑動摩擦代替滾動摩擦，也是增大摩擦的一種方法。如在剎車時，手用力握緊車閘把，增大剎車皮對鋼圈的壓力，制止車輪滾動，車輪不再滾動，而在地面上滑動，摩擦力大大增加了，故自行車可以很快停下來。

慣性定律的運用。飛速行駛的自行車，在遇到突發情況時，如果只剎住前輪，后輪會跳起來，這是什么原因？前輪因突然受到阻力而停止運動。因為后輪和車上的人沒有受到阻力，根據慣性定律，物體在沒有受到外力作用的時候，總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，所以，后輪和人要繼續向前運動。因此，后輪會跳起來，并繼續向前移動一段距離。

由此，學生應切記：在自行車快速行駛時，切忌單獨使用前閘剎車，不然容易導致翻車！

三、水槽下水管彎曲的“秘密”

水槽下方大多都是彎曲形的下水管，再接入排水道，看似浪費材料，實際上這樣做的目的是為了更好地排放污水，給我們一個清潔的環境，其中利用了物理學中的連通器原理，即連通器內裝入同種液體，當液體靜止時，容器中的液面總保持相平。

彎曲形狀的下水管就是一個簡單的連通器。當水管A處沒有水流入時，連通器A、B兩處的液面在同一水平面，A管底部壓強P2等于B管底部壓強P1，下水管A、B兩處之間U形管內液體不流動，這就避免排水道里污水的異味滲出；當水流入A處時，A處液面會高于B處液面，A管底部壓強大于B管底部壓強，即P2>P1，在液體內出現的這個壓強差使水流動，臟水排走。

四、吊扇的受力分析

吊扇是一種生活中常見的電器，它通常是固定安裝在天花板上，所以稱為吊扇。吊扇可以調節房內的空氣流動，夏季使用能產生很好的消暑效果。當吊扇靜止時，吊扇受到豎桿（用來懸掛吊扇）對吊扇的拉力F和吊扇自身的重力G。根據物體平衡狀態特點，有F=G。那么，當吊扇工作起來以后吊扇的豎桿是否因受力增大而使吊扇掉下來，這個問題學生往往容易產生疑惑。通過對吊扇進行受力分析，可以解決這一問題，得到的答案是否定的，具體情況可作如下分析。

當吊扇轉動起來，扇葉向下推動空氣，這個推力為F空，根據“物體間力的作用是相互的”可知：同一時刻，空氣也對扇葉施加了一個向上的力F'空。經過受力分析可知，吊扇受到3個在豎直方向上的力，即：重力G（方向為豎直向下）、豎桿施加的拉力F'（方向為豎直向上）和空氣施加的力F'空（方向為豎直向上）。當吊扇平穩旋轉時，在豎直方向上有F'+F'空=G，則吊扇處于平衡狀態。通過對吊扇前后平衡狀態的對比分析，可以知道：吊扇旋轉時受到豎桿的拉力F'比靜止的時候受到的拉力F小。因此，當吊扇轉動起來以后，我們根本不必擔心它是否會掉下來。

物理源于生活，教學應貼近于生活、聯系于生活、應用于生活、升華于生活。世事洞明皆學問，生活中蘊含著豐富的物理知識，教師應引導學生在日常生活中深入觀察、勤于思考、勇于探究。讓學生結合自己所學，學以致用。既幫助學生養成良好的思維習慣，又能獲得物理知識的內涵，體驗成功的喜悅，激發進一步深入學習、探究未知知識領域的興趣，感受物理學科獨特魅力的一面。

參考文獻

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[2]華東地區初中物理教材編寫組.《物理》（八年級下冊）[M].上海/廣州：上海科學技術出版社/廣東教育出版社，2013.

[3]華東地區初中物理教材編寫組.《物理》（八年級上冊）[M].上海/廣州：上海科學技術出版社/廣東教育出版社，2013.

[4]戴樹鴻.用電子表作自行車里程計[J].家庭電子，1994，12：9.（作者單位：江西省體育運動學校）

□責任編輯：潘中原