“動”與“靜”的物理之美

閆杰英

【摘 要】物理學(xué)中許多知識都是以圖為載體而展開的，如果靜止的、孤立的觀察，經(jīng)常會陷入僵局，百思不得其解。此時換個角度，讓靜止的圖動起來，構(gòu)建靜動轉(zhuǎn)換模型，問題就會迎刃而解甚至達到觸類旁通的美妙效果。

【關(guān)鍵詞】靜止；孤立；動態(tài)；構(gòu)建靜動轉(zhuǎn)換模型

【中圖分類號】G634 【文獻標(biāo)識碼】A

【文章編號】2095-3089（2018）15-0245-01

教育的宗旨是開發(fā)學(xué)生的潛能，初中物理教學(xué)除了重視知識的學(xué)習(xí)，還應(yīng)注重技能的引導(dǎo)，同時引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會欣賞物理中的美。在學(xué)生進行完初中課程的學(xué)習(xí)后，教師可適當(dāng)通過專題的方式加強學(xué)生的能力培養(yǎng)。這是我在訓(xùn)練學(xué)生分析概括能力的同時，引導(dǎo)學(xué)生注重知識遷移的初步嘗試，希望和大家分享并得到指正。

一、靜中尋動 讓想象飛起來

〖TP85.JPG；%30%30，Y〗物理學(xué)中許多知識都是以圖為載體而展開的，如果靜止的、孤立的觀察，經(jīng)常會陷入僵局，百思不得其解。此時換個角度，讓靜止的圖動起來，問題就會迎刃而解甚至達到觸類旁通的美妙效果。

例1：某人到健身房進行健身活動，用如圖13-5-8 所示的牽引裝置來鍛煉腿部和手臂的功能。使用時：（1）繩固定在A處，用手在B處用力F拉繩，使物體G勻速上升，拉力F與G的大小關(guān)系是〖CD#4〗。 （2）繩固定在B處，用手在A處用力F拉繩，使物體G勻速上升，拉力F與G的大小關(guān)系是〖CD#4〗。（不考慮滑輪重和摩擦）

分析：咋一看這道題有些頭疼三個滑輪又有好幾種移動，如果分兩步讓圖動起來，效果就不一樣了。A固定、拉動B端繩時，會發(fā)現(xiàn)中間的滑輪會隨手臂的向后移動而上升，使物體G也隨著上升，其余滑輪保持固定，確定一動兩定的結(jié)構(gòu)，再結(jié)合力學(xué)特點不難得出拉力F是G的2倍。進一步分析：B固定、拉動A端繩時，即使在A處向后移動使物體G也隨著上升，但三個滑輪均保持不動，確定三個都是定滑輪的結(jié)構(gòu)，再結(jié)合力學(xué)特點不難得出拉力F和G是相等的。

〖TP86.JPG；%30%30，Y〗例2：如下圖所示，放在水平桌面的物體，受到方向不變的水平推力F的作用，F(xiàn)的大小與時間t的關(guān)系和物體運動速度v與時間的關(guān)系如圖甲﹑乙所示。由圖像可知當(dāng)t=1s時，物體受到的摩擦力為〖CD#2〗N；當(dāng)t=3s時，物體受到的摩擦力為〖CD#2〗N；當(dāng)t=5s時，物體受到的合力為〖CD#2〗N。

分析：此題解題的關(guān)鍵是結(jié)合甲乙兩圖分三步走。第一步在0-2s用力F=1 N推物體，物體速度為0，處于靜止?fàn)顟B(tài)。靜摩擦力與拉力是一對平衡力，根據(jù)二力平衡大小相等；第二步在2-2s用力F=3 N推物體，物體做加速運動，不能確定摩擦力大小。可得第三步在4-6s用力F=2N推物體，物體做勻速運動，根據(jù)二力平衡可得滑動摩擦力與推力大小相等。因為滑動摩擦力大小只與壓力和粗糙程度有關(guān)，就得出3s時摩擦力為2N，5s時合力為0.

這兩題都是將靜止的圖有效動起來，從而找到突破點。學(xué)生可以進行下面的鞏固練習(xí)，以加強對知識的理解及正遷移

〖TP87.JPG；%30%30，Z〗練習(xí)1：在兩個相同的光滑圓半環(huán)上，放置兩個相同的光滑小球，它們以相同的速度滾過后達到相同的水平面，兩球達到水平面時的速度關(guān)系是〖CD#2〗，所需的時間關(guān)系是〖CD#2〗。

這種方法在物理學(xué)科的學(xué)習(xí)中許多地方要用到，例如內(nèi)燃機四沖程的解讀，浮力和重力作用下物體的沉浮，牛頓第一定律的領(lǐng)悟，流速與氣體壓強的關(guān)系等等。事物是動態(tài)的、發(fā)展的，我們只有遵循其發(fā)展規(guī)律，才能做出正確的理解。在動態(tài)中理解物理規(guī)律，讓你的思維更活躍，創(chuàng)造力不斷激發(fā)。

二、 在動中尋靜點 找到突破

動與靜是對立的有是統(tǒng)一的，它們相輔相成。如果題干中的圖形是以動態(tài)的情景呈現(xiàn)出來時，往往給人眼花繚亂﹑無從下手的困難。這時最好的方法是在動態(tài)中尋靜止的點，建立等量找到突破口，化繁為簡。

〖TP88.JPG；%30%30，Y〗例3：如下圖所示，AB為一輕質(zhì)杠桿，AO=2OB=40cm，在B處放一質(zhì)量m為的物體時，A端繩的拉力恰好為20 N，此時杠桿水平平衡。若在O處放一質(zhì)量為4kg的小球，當(dāng)小球滾動到離O點多遠時，繩子的拉力為0？

分析：看起來題目很復(fù)雜，無從下手，但是如果分兩步找到靜態(tài)問題就好解決了。在沒放入小球時只有繩子的拉力和m物體建立杠桿平衡：20 N·0.4m×1/2=mg·0.2m 得m=2kg；設(shè)小球在距支點L時繩子的拉力為0，此時只有小球與m物體建立杠桿平衡：4kg·g×L=2 kg·g×0.2m 得L=0.1m=10 cm

〖TP89.JPG；%30%30，Y〗例4：如下圖所示電路中，電源電壓U=4.5V，且保持不變，定值電阻R=5歐，變阻器R最大阻值為20歐，電流表量程為0～0.6A﹑電壓表量程為0～3V.為保護電表，變阻器接入電路的阻值范圍是（ ）

A.0～10歐 B. 0～20歐 C. 5～20歐 D.2.5～10歐

分析：這是一道典型的由于移動滑片導(dǎo)致電壓表﹑電流表示數(shù)變化的題，許多學(xué)生因為滑片的移動兩電表變化又不一致而手忙腳亂。這時關(guān)鍵在于確定靜點的方法。由歐姆定律不難看出：滑片左移時電流表變大要保護，電壓表變小不用考慮，此時對應(yīng)的是變阻器最小值。根據(jù)串聯(lián)分壓的特點，電流最大0.6A時定值電阻分壓3V，滑變接入的阻值為5歐的一半即2.5歐；滑片右移時電流表變小不用考慮，電壓表變大需保護，此時對應(yīng)的是變阻器最大值。根據(jù)串聯(lián)分壓的特點，根據(jù)串聯(lián)分壓的特點，滑變分壓3V，定值電阻的阻值為5歐的二倍即10歐.

學(xué)生可以進行下面的鞏固練習(xí)，以加強對知識的理解及正遷移

練習(xí)2：起重機吊起某物體的過程如下：以1m/s的速度勻速上升，再以5m/s的速度水平移動，后以2m/s的速度勻速下降，最后處于靜止?fàn)顟B(tài)。請分析整個過程鋼絲繩對重物的拉力變化。

這幾道題的突破點都是要找到靜止的點，從而巧妙的建立數(shù)量關(guān)系，在復(fù)雜中柳暗花明。對解答各種學(xué)習(xí)問題不僅滿足于“會”，而且追求“熟”、“巧”，能夠融會貫通，德國的教育學(xué)家第斯多惠曾經(jīng)說過：“教學(xué)的藝術(shù)不在于傳授死的知識，而在善于激勵、喚醒和鼓舞。”物理蘊含美的本質(zhì)，本質(zhì)是通過形式來反映。教師引導(dǎo)學(xué)生在美妙的自然學(xué)科中學(xué)會應(yīng)用，領(lǐng)悟動中有靜、靜中有動，讓自己的思維飛起來，物理學(xué)的魅力會回味無窮！（說明：本文中的例題在課堂中是以PPT的動畫方式呈現(xiàn)給學(xué)生，操作會很方便）