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)中的重點和難點， 本文從筆者的教學(xué)實踐出發(fā)， 闡述了學(xué)生在學(xué)習(xí)中遇到的問題從而進一步提出解決此問題的辦法。

中學(xué)物理比較難學(xué)， 這是學(xué)生們普遍的認識； 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。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)沒掌握好。如何解決這個問題？ 筆者的觀點是：

一、認識學(xué)生學(xué)習(xí)“受力分析” 時受到的影響

1.1 受生活經(jīng)驗的“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動的力” 等等這些認知， 都是從生活經(jīng)驗中獲取的。學(xué)生在分析物體受力情況時總被這些生活經(jīng)驗干擾。例如： 圖中是物體A 在拉力F 作用下加速向右運動， 對B 物體的受力分析， 學(xué)生堅持認為B 受到一個向左的摩擦力， 因為摩擦力總是阻礙物體的運動的。而且生活經(jīng)驗也告訴他們當人們用力拉A 物體時， 如果速度很快， B 物體就會從左邊掉下來。所以認為B物體一定受向左的力。這也是對摩擦力總是阻礙物體相對運動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， 已學(xué)知識技能或其他因素造成定型化的思維路線、方式、程序、模式， 這就是常說的思維定式。用一個物理名詞稱之為‘思維慣性’。在物體學(xué)習(xí)中由于學(xué)生經(jīng)常接觸同一類題或同一種直觀模型， 因而往往形成一種習(xí)慣思維， 導(dǎo)致分析錯誤。例如： 讓學(xué)生判斷下圖中F的大小， 很多高一的學(xué)生一看就說是， 因為初中學(xué)習(xí)過動滑輪的“省一半力” 的特點而錯誤判斷。并不知曉“省一半力” 是拉力豎直向上拉的時候才能成立。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， 圖甲的磁場是垂直斜面向上的。這時， 圖乙的磁場方向是豎直向上的， 很多學(xué)生一看題目就會得出錯誤的答案， 這就是學(xué)生拿到題目看到似曾相識， 按習(xí)慣的思路、方法求解而錯解。

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， 從作用效果來進行分析。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， 更不會說明堅硬物體的微小形變問題。這主要是為了適合初中生的特點，更加注重形象思維的教學(xué)特點。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多出一個“下滑力”， 而不知“下滑力” 只不過是重力沿斜面向下的分力， 根本就不存在什么“下滑力”。分析勻速圓周運動時多出一個向心力， 而不知向心力只是效果力，由其他力或多個力的合力來提供。

二、教會學(xué)生正確的“受力分析” 方法

2.1 注重實驗教學(xué)

物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然學(xué)科， 在教學(xué)中要重視實驗驗證， 以打破先入為主的生活經(jīng)驗， 以排除錯誤的觀念。如為糾正學(xué)生“力是維持物體運動的原因” 這一錯誤生活經(jīng)驗， 可以做好“伽利略的理想斜面” 的演示實驗，從斜面上滑下來的小車在越是光滑的平面上小車滑得越遠，說明如果平面非常光滑， 小車將無法停止下來， 永遠運動下去。也說明了力不是維持物體運動的原因。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

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

第一， 教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生用全面的、聯(lián)系的觀點去看待事物， 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， 對牛頓第三定律產(chǎn)生疑問。其錯誤在于不善于用物理學(xué)原理去分析問題， 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， 深刻理解各種性質(zhì)的力， 如重力、彈力、摩擦力、磁場力、電場力等等， 理解產(chǎn)生條件和存在的特點， 對每個力的三要素分析透徹。

第三， 多角度思維。學(xué)會多角度思維可使思維靈活，開闊， 善于創(chuàng)新。在教學(xué)中可以通過一題多解、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

進行“受力分析” 時， 正確的步驟是什么？ 在教學(xué)中通過示范和強化訓(xùn)練讓學(xué)生掌握并解決問題。①確定研究對象： 把研究的對象從周圍環(huán)境中隔離出來， 選取有利于問題的處理， 視具體問題而定， 可以是單個的物體或物體的一部分， 也可以是幾個物體組成的系統(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進行受力分析， 并畫出物體的受力圖， 防止漏力。③檢查受力情況： 在分析過程中， 找到施力物體， 沒有施力物體的力是不存在的， 防止添力。

特別提醒學(xué)生， 在受力分析時防止“漏力” 的有效辦法就是按順序進行分析： 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” 的辦法就是每一個力都要找到它的施力物體， 沒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。在教學(xué)中不斷總結(jié)經(jīng)驗， 讓學(xué)生掌握其方法和技巧， 讓學(xué)生擁有開啟物理學(xué)知識殿堂的“金鑰匙”。