對高中物理力的分解與力的作用效果的新認識

摘 要：力的分解是在學生學習了力的基礎知識及力的合成之后而編排的。學生通過前面知識的學習，已掌握了合力與分力的等效替代的方法，并通過力的圖示法認識了力的平行四邊形定則。本文通過進一步對高中物理力的分解與力的作用效果進行分析和研究，來解決教學中的困惑。

關鍵詞：力的分解；思維方式；力的作用效果

中圖分類號：G633.7

文獻標識碼：B

“力的分解”是高中力學最基本的一種矢量運算，由于力的分解這一概念較為抽象，教材中要求學生按照力的實際作用效果分解一個力。這種概念思維能力較強，學生不好尋找力的實際效果，對此概念難以掌握。對于教學中老師與學生產生的疑惑和不解，筆者進行了深刻的、系統的分析。

1.教材與教學中的困惑

關于力的分解，眾多教師認為，進行力的分解時，必須要注重對力的實際作用效果進行分解。然而實踐證明，學生根本無法通過力的作用效果來證實這一分解依據。力的作用效果是力可以使物體的形狀發生改變（簡稱形變），也可以使物體的運動狀態發生改變。通常發生形變是指擠壓或拉伸的效果；發生運動狀態改變是因為產生了加速度的效果。為了解決這一難題，人們在長期的教學中都專注于開發各種實驗來證明力的實際作用效果。以下實驗是表示力的作用效果的典型實驗（如圖）。

對于典型的力的斜面分解和力在水平面上的分解兩種分解產生的問題，到底哪種分解方法較為合理，讓學者做出評價。對此，教材中的“分析”認為，“從力的分解所遵循的平行四邊形法則來看，這兩種分解方法都可以。但考慮到斜面上物體重力的作用效果時，第二種實驗更為合理。”進一步，教材結合“生活經驗”進行了解釋與定量分解。然而筆者認為，這一理解是有問題的。在分解某個力時，常采用按作用效果分解力和正交法分解力，到底應按哪一種方式分解呢？不同的老師有不同的看法。有的老師認為按作用效果分解沒有用處，因此一律按正交法分解就行；也有的老師強調應按作用效果分解；筆者認為，這兩種做法都不可取，都是片面的，因為每種分解方法都有各自的特點，不能片面地否定對方的觀點，應區別對待。

2.對力的作用效果的再認識

力的分解是等效思想的具體應用，等效思想是物理學重要的思想方法之一，學習力的合成時學生對此已有所了解，學習這類知識是為牛頓定律乃至整個高中物理的學習奠定基礎。但是傳統教學著重強調 “力的作用效果”的演示，而忽略了“力作用的現象”，實際上“力的作用效果”就是對“力作用現象”這一物理概念的具體描述。

實驗家的物理實驗不能全面地把理論提高到最抽象的領域中去，需要盡可能地從假說或者公理出發，多通過邏輯的演繹，概括盡可能多的經驗事實。通過從直接經驗到一般原理是直覺道路這一邏輯，可以看出力作用的現象與其他二者的思維聯系在本質上都是直覺的，是邏輯性的。而人們著重于力的作用效果，則認為其思維聯系是從直接經驗到一般原理，是直覺道路，是非邏輯性的。從而在教學中容易混淆它們之間的關系，使學生也不能具體形象地了解物理知識反映出來的物理意義，得到的是片面的，甚至是不正確的物理知識。

3.對力的分解依據的再認識

由此可見，力的分解依據并不是單單指力的作用效果，對于力的分解依據，有老師研究出這樣的結論：力的分解依據是按照實際情況來下定義的，研究問題的需要不同，其依據就不同。力的分解目的主要是為了解析物體運動狀態情況，結合牛頓定律，描述和推測物體運動變化。要求分解者從創造性思維看，只有把非邏輯的、非理智的、非必然的與邏輯的、理性的、必然的心理能力交織為一體，才能使物理問題更加清晰化。

經過以上分析，我們可以得出以下結論：只有正確的科學方法才是人們認識物質世界的最佳途徑與方式。需要學生在解決問題的過程中，一方面要對客觀現象進行詳細的觀察與分析，另一方面要提高思維水平，二者相得益彰，才能提高物理學修養。

參考文獻：

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