高中物理小課題研究

1、高中物理小課題研究難點突破之受力分析一、難點形成原因：1.力是物體間的相互作用。受力分析時，這種相互作用只能憑著各力的產(chǎn)生條件和方向要求，再加上抽象的思維想象去畫，不像實物那么明顯，這對于剛升入高中的學生來說，多習慣于直觀形象，缺乏抽象的邏輯思惟，所以形成了難點。2.有些力的方向比較好判斷，如：重力、電場力、磁場力等，但有些力的方向難以確定。如：彈力、摩擦力等，雖然發(fā)生在接觸處，但在接觸的地方是否存在、方向如何卻難以把握。3.受力分析時除了將各力的產(chǎn)生要求、方向的判斷方法熟練掌握外，同時還要與物體的運動狀態(tài)相聯(lián)系，這就需要一定的綜合能力。由于學生對物理知識掌握不全，導致綜合分析能力下降，影響了

2、受力分析準確性和全面性。4.教師的教學要求和教學方法不當造成難點。教學要求不符合學生的實際，要求過高，想一步到位，例如：一開始就給學生講一些受力個數(shù)多、且又難以分析的物體的受力情況等。這樣勢必在學生心理上會形成障礙。二、難點突破策略：物體的受力情況決定了物體的運動狀態(tài)，正確分析物體的受力，是研究力學問題的關鍵。受力分析就是分析物體受到周圍其它物體的作用。為了保證分析結(jié)果正確，應從以下幾個方面突破難點。1.受力分析的方法：整體法和隔離法整體法隔離法概念將幾個物體作為一個整體來分析的方法將研究對象與周圍物體分隔開的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)整體的作用力研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力注意問題

3、分析整體周圍其他物體對整體的作用。而不畫整體內(nèi)部物體間的相互作用。分析它受到周圍其他物體對它的作用力1 / 102.受力分析的依據(jù)：各種性質(zhì)力的產(chǎn)生條件及各力方向的特點3.受力分析的步驟 ：為了在受力分析時不多分析力，也不漏力，一般情況下按下面的步驟進行： （1）確定研究對象 可以是某個物體也可以是整體。（2）按順序畫力a先畫重力：作用點畫在物體的重心，方向豎直向下。b次畫已知力c再畫接觸力（彈力和摩擦力）：看研究對象跟周圍其他物體有幾個接觸點（面），先對某個接觸點（面）分析，若有擠壓，則畫出彈力，若還有相對運動或相對運動的趨勢，則再畫出摩擦力。分析完一個接觸點（面）后，再依次分析其他的接觸點

4、（面）。d再畫其他場力：看是否有電、磁場力作用，如有則畫出。（3）驗證： a每一個力都應找到對應的施力物體 b.受的力應與物體的運動狀態(tài)對應。說明：（1）只分析研究對象受的根據(jù)性質(zhì)命名的實際力(如：重力、彈力、摩擦力等)，不畫它對別的物體的作用力。（2）合力和分力不能同時作為物體所受的力。（3）每一個力都應找到施力物體，防止“漏力”和“添力”。（4）可看成質(zhì)點的物體，力的作用點可畫在重心上，對有轉(zhuǎn)動效果的物體，則力應畫在實際位置上。（5）為了使問題簡化，常忽略某些次要的力。如物體速度不大時的空氣阻力、物體在空氣中所受的浮力等。 （6）分析物體受力時，除了考慮它與周圍物體的作用外，還要考慮物體的

5、運動情況(平衡狀態(tài)、加速或減速)，當物體的運動情況不同時，其情況也不同。4. 受力分析的輔助手段（1）物體的平衡條件（共點力作用下物體的平衡條件是合力為零）（2）牛頓第二定律（物體有加速度時）（3）牛頓第三定律（內(nèi)容：兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上）5.常見的錯誤及防范的辦法：（1）多畫力。a.研究對象不明，錯將其他物體受到的力畫入。b.虛構(gòu)力，將不存在的力畫入。c.將合力和分力重復畫入。要防止多畫力。第一，徹底隔離研究對象。第二，每畫一個力要心中默念受力物體和施力物體。 (2) 少畫力。少畫力往往是由受力分析過程混亂所致，因此a.要嚴格按順序分析。b.

6、分析彈力和摩擦力時，所有接觸點都要分析到。(3) 錯畫力。即把力的方向畫錯。防范辦法是要按規(guī)律作 三、分類例析1彈力有、無的判斷彈力的產(chǎn)生條件是接觸且發(fā)生彈性形變。但有的形變明顯，有的不明顯。那么如何判斷相互接觸的物體間有無彈力？圖11ab法1： “假設法”，即假設接觸物體撤去，判斷研究對象是否能維持現(xiàn)狀。若維持現(xiàn)狀則接觸物體對研究對象沒有彈力，因為接觸物體使研究對象維持現(xiàn)狀等同于沒有接觸物，即接觸物形同虛設，故沒有彈力。若不能維持現(xiàn)狀則有彈力，因為接觸物撤去隨之撤去了應該有的彈力，從而改變了研究對象的現(xiàn)狀。可見接觸物對研究對象維持現(xiàn)狀起著舉足輕重的作用，故有彈力。例1：如圖所示，判斷接觸面對

7、球有無彈力，已知球靜止，接觸面光滑?！緦忣}】在a、b圖中，若撤去細線，則球都將下滑，故細線中均有拉力, a圖中若撤去接觸面，球仍能保持原來位置不動，所以接觸面對球沒有彈力；b圖中若撤去斜面，球就不會停在原位置靜止，所以斜面對小球有支持力。 【解析】圖a中接觸面對球沒有彈力；圖b中斜面對小球有支持力法2：根據(jù)“物體的運動狀態(tài)”分析彈力。即可以先假設有彈力，分析是否符合物體所處的運動狀態(tài)?；蛘哂晌矬w所處的運動狀態(tài)反推彈力是否存在?？傊?，物體的受力必須與物體的運動狀態(tài)符合。同時依據(jù)物體的運動狀態(tài)，由二力平衡（或牛頓第二定律）還可以列方程求解彈力。例2：如圖所示，判斷接觸面MO、ON對球有無彈力，已知

8、球靜止，接觸面光滑。圖12【審題】圖中球由于受重力，對水平面ON一定有擠壓，故水平面ON對球一定有支持力，假設還受到斜面MO的彈力，如圖13所示，則球?qū)⒉粫o止，所以斜面MO對球沒有彈力。圖13【解析】水平面ON對球有支持力，斜面MO對球沒有彈力。再如例1的a圖中，若斜面對球有彈力，其方向應是垂直斜面且指向球，這樣球也不會處于靜止狀態(tài)，所以斜面對球也沒有彈力作用?！究偨Y(jié)】彈力有、無的判斷是難點，分析時常用“假設法”并結(jié)合“物體的運動狀態(tài)”分析。2判斷摩擦力的有、無摩擦力的產(chǎn)生條件為：（1）兩物體相互接觸，且接觸面粗糙；（2）接觸面間有擠壓；（3）有相對運動或相對運動趨勢例3：如圖13所示，判斷

9、下列幾種情況下物體A與接觸面間有、無摩擦力。圖a中物體A靜止 圖b中物體A沿豎直面下滑，接觸面粗糙圖c中物體A沿光滑斜面下滑圖d中物體A靜止圖13【審題】圖a中物體A靜止，水平方向上無拉力，所以物體A與接觸面間無相對運動趨勢，所以無摩擦力產(chǎn)生；圖b中物體A沿豎直面下滑時，對接觸面無壓力，所以不論接觸面是否光滑都無摩擦力產(chǎn)生；圖c中接觸面間光滑，所以無摩擦力產(chǎn)生；圖d中物體A靜止，由于重力作用，有相對斜面向下運動的趨勢，所以有靜摩擦力產(chǎn)生?！窘馕觥繄Da、圖b、圖c中無摩擦力產(chǎn)生，圖d有靜摩擦力產(chǎn)生?！究偨Y(jié)】判斷摩擦力的有、無，應依據(jù)摩擦力的產(chǎn)生條件，關鍵是看有沒有相對運動或相對運動趨勢。3摩擦力

10、的方向摩擦力的方向為與接觸面相切，.與物體間的相對運動方向或相對運動趨勢的方向相反。但相對運動趨勢不如相對運動直觀，具有很強的隱蔽性，常用下列方法判斷。法1：“假設法”。即假設接觸面光滑，看原來相對靜止的物體間能發(fā)生怎樣的相對運動。若能發(fā)生，則這個相對運動的方向就為原來靜止時兩物體間的相對運動趨勢的方向。若不能發(fā)生，則物體間無相對運動趨勢。例4：如圖14所示，物體A疊放在物體B上，水平地面光滑，外力F作用于物體B上使它們一起運動，試分析兩物體受到的靜摩擦力的方向。圖14圖15【審題】本題中假設A、B間接觸面是光滑的，當F使物體B向右加速時，物體A由于慣性將保持原來的靜止狀態(tài)，經(jīng)很短時間后它們的

11、相對位置將發(fā)生變化，即物體A相對B有向左的運動，也就是說在原來相對靜止時，物體A相對于B有向左的運動趨勢，所以A受到B對它的靜摩擦力方向向右（與A的實際運動方向相同）。同理B相對A有向右運動的趨勢，所以B受到A對它的靜摩擦力方向向左（與B的實際運動方向相反）。【解析】物體A相對于B有向左的運動趨勢，所以A受到B對它的靜摩擦力方向向右（與A的實際運動方向相同）。物體B相對A有向右運動的趨勢，所以B受到A對它的靜摩擦力方向向左（與B的實際運動方向相反）。如圖15所示法2：根據(jù)“物體的運動狀態(tài)”來判定。圖15即先判明物體的運動狀態(tài)（即加速度的方向），再利用牛頓第二定律（F=ma）確定合力，然后通過受

12、力分析確定靜摩擦力的大小和方向。例5：如圖15所示，A、B兩物體豎直疊放在水平面上，今用水平力F拉物體，兩物體一起勻速運動，試分析A、B間的摩擦力及B與水平面間的摩擦力?！緦忣}】本題分析摩擦力時應根據(jù)物體所處的運動狀態(tài)。以A物體為研究對象：A物體在豎直方向上受重力和支持力，二者平衡，假設在水平方向上A受到B對它的靜摩擦力，該力的方向一定沿水平方向，這樣無論靜摩擦力方向向左或向右，都不可能使A物體處于平衡狀態(tài)，這與題中所給A物體處于勻速運動狀態(tài)相矛盾，故A物體不受B對它的靜摩擦力。反過來，B物體也不受A物體對它的靜摩擦力。分析B物體與水平面間的摩擦力可以A、B整體為研究對象。因A、B一起勻速運動，水平方向上合外力為零。水平方向上整體受到向右的拉力F作用，所以水平面對整體一定有向左的滑動摩擦力，而水平面對整體的滑動摩擦力也就是水平面對B物體的滑動摩擦力?！窘馕觥糠治鲆娚?，因A勻速運動，所以A、B間無靜摩擦力，又因A、B整體勻速運動，由平衡條件得，物體B受到水平面對它的滑動摩擦力應向左?！究偨Y(jié)】綜上可見，在分析整體受的外力時，以整體為研