高中物理小課題研究

1、高中物理小課題研究難點(diǎn)突破之受力分析一、難點(diǎn)形成原因：1.力是物體間的相互作用。受力分析時(shí)，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(shí)物那么明顯，這對(duì)于剛升入高中的學(xué)生來說，多習(xí)慣于直觀形象，缺乏抽象的邏輯思惟，所以形成了難點(diǎn)。2.有些力的方向比較好判斷，如：重力、電場(chǎng)力、磁場(chǎng)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(shí)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(shí)還要與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相聯(lián)系，這就需要一定的綜合能力。由于學(xué)生對(duì)物理知識(shí)掌握不全，導(dǎo)致綜合分析能力下降，影響了

2、受力分析準(zhǔn)確性和全面性。4.教師的教學(xué)要求和教學(xué)方法不當(dāng)造成難點(diǎn)。教學(xué)要求不符合學(xué)生的實(shí)際，要求過高，想一步到位，例如：一開始就給學(xué)生講一些受力個(gè)數(shù)多、且又難以分析的物體的受力情況等。這樣勢(shì)必在學(xué)生心理上會(huì)形成障礙。二、難點(diǎn)突破策略：物體的受力情況決定了物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，正確分析物體的受力，是研究力學(xué)問題的關(guān)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(yīng)從以下幾個(gè)方面突破難點(diǎn)。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(gè)物體作為一個(gè)整體來分析的方法將研究對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)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(diǎn)3.受力分析的步驟 ：為了在受力分析時(shí)不多分析力，也不漏力，一般情況下按下面的步驟進(jìn)行： （1）確定研究對(duì)象 可以是某個(gè)物體也可以是整體。（2）按順序畫力a先畫重力：作用點(diǎn)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(duì)象跟周圍其他物體有幾個(gè)接觸點(diǎn)（面），先對(duì)某個(gè)接觸點(diǎn)（面）分析，若有擠壓，則畫出彈力，若還有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，則再畫出摩擦力。分析完一個(gè)接觸點(diǎn)（面）后，再依次分析其他的接觸點(diǎn)

4、（面）。d再畫其他場(chǎng)力：看是否有電、磁場(chǎng)力作用，如有則畫出。（3）驗(yàn)證： a每一個(gè)力都應(yīng)找到對(duì)應(yīng)的施力物體 b.受的力應(yīng)與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)。說明：（1）只分析研究對(duì)象受的根據(jù)性質(zhì)命名的實(shí)際力(如：重力、彈力、摩擦力等)，不畫它對(duì)別的物體的作用力。（2）合力和分力不能同時(shí)作為物體所受的力。（3）每一個(gè)力都應(yīng)找到施力物體，防止“漏力”和“添力”。（4）可看成質(zhì)點(diǎn)的物體，力的作用點(diǎn)可畫在重心上，對(duì)有轉(zhuǎn)動(dòng)效果的物體，則力應(yīng)畫在實(shí)際位置上。（5）為了使問題簡(jiǎn)化，常忽略某些次要的力。如物體速度不大時(shí)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(shí)，除了考慮它與周圍物體的作用外，還要考慮物體的

5、運(yùn)動(dòng)情況(平衡狀態(tài)、加速或減速)，當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)情況不同時(shí)，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(diǎn)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(shí)）（3）牛頓第三定律（內(nèi)容：兩個(gè)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(cuò)誤及防范的辦法：（1）多畫力。a.研究對(duì)象不明，錯(cuò)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(fù)畫入。要防止多畫力。第一，徹底隔離研究對(duì)象。第二，每畫一個(gè)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(yán)格按順序分析。b.

6、分析彈力和摩擦力時(shí)，所有接觸點(diǎn)都要分析到。(3) 錯(cuò)畫力。即把力的方向畫錯(cuò)。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(shè)法”，即假設(shè)接觸物體撤去，判斷研究對(duì)象是否能維持現(xiàn)狀。若維持現(xiàn)狀則接觸物體對(duì)研究對(duì)象沒有彈力，因?yàn)榻佑|物體使研究對(duì)象維持現(xiàn)狀等同于沒有接觸物，即接觸物形同虛設(shè)，故沒有彈力。若不能維持現(xiàn)狀則有彈力，因?yàn)榻佑|物撤去隨之撤去了應(yīng)該有的彈力，從而改變了研究對(duì)象的現(xiàn)狀?？梢娊佑|物對(duì)研究對(duì)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(duì)

7、球有無彈力，已知球靜止，接觸面光滑。【審題】在a、b圖中，若撤去細(xì)線，則球都將下滑，故細(xì)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(dòng)，所以接觸面對(duì)球沒有彈力；b圖中若撤去斜面，球就不會(huì)停在原位置靜止，所以斜面對(duì)小球有支持力。 【解析】圖a中接觸面對(duì)球沒有彈力；圖b中斜面對(duì)小球有支持力法2：根據(jù)“物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”分析彈力。即可以先假設(shè)有彈力，分析是否符合物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?；蛘哂晌矬w所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)反推彈力是否存在?？傊矬w的受力必須與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)符合。同時(shí)依據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)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(duì)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(duì)水平面ON一定有擠壓，故水平面ON對(duì)球一定有支持力，假設(shè)還受到斜面MO的彈力，如圖13所示，則球?qū)⒉粫?huì)靜止，所以斜面MO對(duì)球沒有彈力。圖13【解析】水平面ON對(duì)球有支持力，斜面MO對(duì)球沒有彈力。再如例1的a圖中，若斜面對(duì)球有彈力，其方向應(yīng)是垂直斜面且指向球，這樣球也不會(huì)處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以斜面對(duì)球也沒有彈力作用?！究偨Y(jié)】彈力有、無的判斷是難點(diǎn)，分析時(shí)常用“假設(shè)法”并結(jié)合“物體的運(yùn)動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)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(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以無摩擦力產(chǎn)生；圖b中物體A沿豎直面下滑時(shí)，對(duì)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(duì)斜面向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以有靜摩擦力產(chǎn)生。【解析】圖a、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(yīng)依據(jù)摩擦力的產(chǎn)生條件，關(guān)鍵是看有沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。3摩擦力

10、的方向摩擦力的方向?yàn)榕c接觸面相切，.與物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。但相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)不如相對(duì)運(yùn)動(dòng)直觀，具有很強(qiáng)的隱蔽性，常用下列方法判斷。法1：“假設(shè)法”。即假設(shè)接觸面光滑，看原來相對(duì)靜止的物體間能發(fā)生怎樣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。若能發(fā)生，則這個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向就為原來靜止時(shí)兩物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向。若不能發(fā)生，則物體間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。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(yùn)動(dòng)，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(shè)A、B間接觸面是光滑的，當(dāng)F使物體B向右加速時(shí)，物體A由于慣性將保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)，經(jīng)很短時(shí)間后它們的

11、相對(duì)位置將發(fā)生變化，即物體A相對(duì)B有向左的運(yùn)動(dòng)，也就是說在原來相對(duì)靜止時(shí)，物體A相對(duì)于B有向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以A受到B對(duì)它的靜摩擦力方向向右（與A的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向相同）。同理B相對(duì)A有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以B受到A對(duì)它的靜摩擦力方向向左（與B的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向相反）?！窘馕觥课矬wA相對(duì)于B有向左的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，所以A受到B對(duì)它的靜摩擦力方向向右（與A的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向相同）。物體B相對(duì)A有向右運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，所以B受到A對(duì)它的靜摩擦力方向向左（與B的實(shí)際運(yùn)動(dòng)方向相反）。如圖15所示法2：根據(jù)“物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”來判定。圖15即先判明物體的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，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(shí)應(yīng)根據(jù)物體所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。以A物體為研究對(duì)象：A物體在豎直方向上受重力和支持力，二者平衡，假設(shè)在水平方向上A受到B對(duì)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(yùn)動(dòng)狀態(tài)相矛盾，故A物體不受B對(duì)它的靜摩擦力。反過來，B物體也不受A物體對(duì)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(duì)象。因A、B一起勻速運(yùn)動(dòng)，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(duì)整體一定有向左的滑動(dòng)摩擦力，而水平面對(duì)整體的滑動(dòng)摩擦力也就是水平面對(duì)B物體的滑動(dòng)摩擦力。【解析】分析見上，因A勻速運(yùn)動(dòng)，所以A、B間無靜摩擦力，又因A、B整體勻速運(yùn)動(dòng)，由平衡條件得，物體B受到水平面對(duì)它的滑動(dòng)摩擦力應(yīng)向左?！究偨Y(jié)】綜上可見，在分析整體受的外力時(shí)，以整體為研