“相互作用”的知識(shí)體系及方法指導(dǎo)

劉永華

自然界的物體不是孤立存在的，它們之間具有多種多樣的相互作用，正是由于這些相互作用，物體在形狀、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)以及其它肉眼不能察覺(jué)的許多方面發(fā)生變化，在物理學(xué)中，這些相互作用就抽象為一個(gè)概念：“力”！“相互作用”就是講述重力、彈力、摩擦力等幾種常見(jiàn)力的特點(diǎn)及規(guī)律，這是研究靜力學(xué)和動(dòng)力學(xué)所必需的預(yù)備知識(shí)，同時(shí)進(jìn)一步完善和深化對(duì)矢量及其合成法則的認(rèn)識(shí).

一、知識(shí)體系

第一節(jié)重力 基本相互作用

1.力

從大家熟悉的生活事例人手（如足球運(yùn)動(dòng)、手拉橡皮條），引入了力的作用效果是改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、使物體發(fā)生形變，從而建立了力的概念：力是物體對(duì)物體的作用；接著講力的三要素、力的圖示，將初中物理與高中物理做了很好的銜接.

2.重力

重力的產(chǎn)生、大小、方向，在初中也都學(xué)過(guò)，教材的重點(diǎn)是由等效的思想方法引出了重心的概念，以及重心與什么因素有關(guān)，并安排了“做一做”環(huán)節(jié)，從中可以體會(huì)用“平衡法”確定薄板的重心位置；要注意，重心不一定在物體上面.

3.四種基本相互作用

教材介紹了四種基本相互作用，通過(guò)閱讀可以知道四種基本相互作用的名稱、特點(diǎn)、作用范圍，拓寬了思維空間，開(kāi)闊了視野.

第二節(jié)彈力

1.彈力的概念

由于彈力的概念比較抽象，可以借助對(duì)生活實(shí)例的分析，幫助大家切實(shí)掌握形變、彈性形變、彈性限度、彈力等基本概念，尤其要通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)體會(huì)可以用“放大法”來(lái)顯示微小形變，進(jìn)而理解彈力產(chǎn)生的兩個(gè)必要條件：①直接接觸、②發(fā)生彈性形變；并會(huì)判斷兩個(gè)直接接觸的物體間是否一定有彈力的存在.

2.幾種常見(jiàn)彈力的方向

說(shuō)到彈力，有同學(xué)會(huì)狹隘地認(rèn)為僅僅是指彈簧中產(chǎn)生的力，其實(shí)不然！壓力、支持力、繩中張力都是屬于彈力.通過(guò)例舉，歸納出幾種彈力的方向：壓力、支持力的方向，是垂直于接觸面并指向被壓或被支持的物體；繩中拉力方向：總是沿著繩子而指向繩子收縮的方向.

3.胡克定律

課本通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，彈力的大小跟形變的大小有關(guān)系，形變?cè)酱螅瑥椓σ苍酱螅恍巫兿В瑥椓σ餐瑫r(shí)消失，進(jìn)而研究最簡(jiǎn)單的情況——彈簧中的彈力大小F與彈簧形變量x的關(guān)系，即胡克定律.掌握胡克定律的表達(dá)式：F=kx，以及F與x的圖象及圖線斜率的物理意義；掌握勁度系數(shù)k的概念.

第三節(jié)摩擦力

1.靜摩擦力

課本首先分析推木箱的實(shí)例，講述了靜摩擦力是發(fā)生在兩個(gè)相對(duì)靜止、且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的物體之間.這里要理解“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”的含義，并注意“相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”與“運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)”的不同.通過(guò)例舉，要知道靜摩擦力是發(fā)生在相對(duì)靜止的物體之間，而不只是發(fā)生在靜止的物體之間，運(yùn)動(dòng)的物體也可以受到靜摩擦力的作用.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，要理解可以根據(jù)二力平衡的知識(shí)求靜摩擦力的大小，體會(huì)靜摩擦力的作用是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，并會(huì)判斷靜摩擦力的方向.

2.滑動(dòng)摩擦力

通過(guò)生活事例，讓大家感受到滑動(dòng)摩擦力的存在，并理解滑動(dòng)摩擦力的作用：阻礙物體間的相對(duì)滑動(dòng)，從而知道了滑動(dòng)摩擦力的方向判斷：總是與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反，這里同樣要區(qū)別“相對(duì)運(yùn)動(dòng)”的方向與“運(yùn)動(dòng)”方向的不同，其次，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)得出滑動(dòng)摩擦力與哪些因素有關(guān)，并得出滑動(dòng)摩擦力的公式，通過(guò)例題鞏固滑動(dòng)摩擦力公式的應(yīng)用.

本節(jié)內(nèi)容在初中雖然有過(guò)接觸，但是要求明顯提高了，而且概念比較抽象，所以，為了突破難點(diǎn)，應(yīng)從生活事例的分析人手并結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)分析，弄清摩擦力的產(chǎn)生條件、作用效果、大小計(jì)算、方向判斷；同時(shí)，在實(shí)驗(yàn)中要弄清靜摩擦力、最大靜摩擦力、滑動(dòng)摩擦力三者大小的關(guān)系，

第四節(jié) 力的合成

本節(jié)在初中已經(jīng)學(xué)過(guò)的求同一直線上的兩個(gè)力的合力的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步介紹矢量運(yùn)算的普遍法則——平行四邊形定則.

1.合力、分力

課本通過(guò)生活中的實(shí)例引入了合力與分力的概念以及等效替代的思想方法.通過(guò)多個(gè)實(shí)例表明一個(gè)事實(shí)：如果幾個(gè)力同時(shí)作用于一個(gè)物體，物體所體現(xiàn)的“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化”，跟某一個(gè)力單獨(dú)作用于該物體時(shí)所體現(xiàn)的“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化”相同，即“作用效果相同”，就可以用一個(gè)力等效替代了那幾個(gè)力.這一個(gè)力就叫做那幾個(gè)力的合力，原來(lái)的幾個(gè)力叫做分力.

2.力的合成

課本上給出了“探究求合力的方法”的實(shí)驗(yàn).首先通過(guò)“思考與討論”猜想合力與分力的關(guān)系，再通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究求合力的方法.在實(shí)驗(yàn)前，要弄清實(shí)驗(yàn)的目的、怎樣保證實(shí)驗(yàn)中合力與分力的等效性（即本實(shí)驗(yàn)的條件）、力的大小的測(cè)量方法、力的方向如何確定等問(wèn)題；通過(guò)探究最后得出結(jié)論：力合成時(shí)，遵守矢量運(yùn)算的基本定則——平行四邊形定則.這里要注意，實(shí)驗(yàn)時(shí)兩個(gè)分力的夾角不一定取特殊值，為了使實(shí)驗(yàn)更具有普遍性，應(yīng)取多種情形進(jìn)行實(shí)驗(yàn).

課本通過(guò)例題分析，給出了求合力的大小及方向的兩種方法：作圖法和計(jì)算法.

3.合力大小與分力夾角的關(guān)系

對(duì)課本中的“思考與討論”的分析，要理解當(dāng)兩個(gè)分力大小一定時(shí)，合力的大小隨分力夾角的增大而減小，并知道兩個(gè)大小為F1、F2的合力的大小范圍是：|F1-F2|≤F合≤|F1+F2|

4.共點(diǎn)力

課本給出了共點(diǎn)力的概念：力共同作用于物體上的同一點(diǎn)，或者力的延長(zhǎng)線交于同一點(diǎn).要強(qiáng)調(diào)的是，力的合成的平行四邊形定則只適用于共點(diǎn)力.

第五節(jié)力的分解

1.力的分解

課本首先通過(guò)生活、生產(chǎn)實(shí)例導(dǎo)人，如為什么高大的橋要造很長(zhǎng)的引橋，為什么刀刃的夾角越小越鋒利，等等，通過(guò)這些具體生動(dòng)的實(shí)例分析，引入力的分解的概念.

2.一個(gè)力分解為兩個(gè)力的方法

力的分解是力的合成的逆運(yùn)算，同樣遵守力的平行四邊形定則.理論上說(shuō)，一個(gè)力可以有無(wú)數(shù)種分解方法，而通過(guò)例題分析，認(rèn)識(shí)到常常將一個(gè)已知的力根據(jù)它的實(shí)際作用效果來(lái)分解.

3.矢量相加的法則

通過(guò)對(duì)位移合成的復(fù)習(xí)，認(rèn)識(shí)到三角形定則和平行四邊形定則的本質(zhì)是一致的.通過(guò)對(duì)比分析，知道矢量和標(biāo)量的定義，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)物理奠定基礎(chǔ)，

二、學(xué)習(xí)方法指導(dǎo)

1.重視生活、生產(chǎn)中的實(shí)際事例

物理來(lái)源于生活、生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)，很多抽象的物理概念和物理規(guī)律，都可以從對(duì)具體事例的分析中得來(lái)的，對(duì)于本章而言，教材每一節(jié)內(nèi)容中都列舉了許多事例及分析，能很好地幫助學(xué)生走進(jìn)要學(xué)的知識(shí)體系，并最終能掌握所學(xué)的知識(shí).

2.做好初、高中物理知識(shí)的銜接

許多同學(xué)進(jìn)入高中學(xué)習(xí)以來(lái)，都會(huì)感覺(jué)高中物理很難，這當(dāng)然與高中物理和初中物理學(xué)習(xí)要求的不同有關(guān)，同時(shí)，還與同學(xué)們沒(méi)有做好初、高中物理知識(shí)的銜接有著很大的關(guān)系.本章的力、重力、摩擦力、合力等概念，在初中都有涉及，現(xiàn)在需要對(duì)這些概念做進(jìn)一步深化和拓展，這時(shí)，可以先復(fù)習(xí)初中所學(xué)的內(nèi)容，并通過(guò)預(yù)習(xí)、聽(tīng)課、作業(yè)、整理等環(huán)節(jié)，縮小初、高中物理存在的臺(tái)階，掌握了一定的學(xué)習(xí)方法，學(xué)習(xí)自然會(huì)輕松了.

3.加強(qiáng)對(duì)概念、規(guī)律的理解

本章雖然與生活實(shí)際聯(lián)系緊密，但是許多概念還是比較抽象的.在學(xué)習(xí)過(guò)程中，需要對(duì)相關(guān)概念加強(qiáng)理解，切實(shí)掌握所學(xué)的每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，對(duì)所學(xué)的規(guī)律，要深刻理解、熟練運(yùn)用.

4.掌握課本中涉及到的物理學(xué)研究方法

如用“放大法”顯示微小形變；用“等效替代法”研究合力與分力的關(guān)系.

5.加強(qiáng)數(shù)學(xué)知識(shí)在學(xué)習(xí)中的運(yùn)用

在用作圖法和計(jì)算法求力的合成、力的分解時(shí)，首先是要求規(guī)范作圖；其次是解三角形.第一要用直尺（或圓規(guī)）規(guī)范作圖，避免隨意作圖的不良學(xué)習(xí)習(xí)慣；第二，要會(huì)解直角三角形，如勾股定理、三角函數(shù)的基本應(yīng)用，要避免因?yàn)閿?shù)學(xué)知識(shí)的不到位影響到物理的學(xué)習(xí).

6.及時(shí)做好復(fù)習(xí)、整理

本章是力學(xué)的基礎(chǔ)，是動(dòng)力學(xué)的預(yù)備知識(shí).在新課學(xué)習(xí)階段，需要及時(shí)復(fù)習(xí)鞏固、整理反思，以不斷提高自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，提升物理思維素養(yǎng)，為后續(xù)高中物理的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ).