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(fā)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(lián)系實際

力學是與日常生活關系最密切的物理學科內(nèi)容之一，可以說在我們?nèi)粘Ｉ钪校W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(lián)系。本文從物理理論分析日常生活中的力學問題，以求激發(fā)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(chuàng)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(tài)重量而產(chǎn)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(chǎn)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(lián)系實際，使學生在理論和實際的結合中理解和運用知識。”聯(lián)系實際能激發(fā)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(lián)系實際是培養(yǎng)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(lián)系實際還能提高學生科學文化素質，為將來的創(chuàng)新學習打下一定的基礎。

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