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1动能的表达式
教材中关于动能的表达式首先结合上一节的实验结论:一个特殊情形下力对物体做的功与物体速度变化的关系,即W∝v2,再沿着另一条线索研究物体的动能的表达式,然后又设定一个物理情境:设物体的质量为m,在与运动方向相同的恒力F的作用下,发生一段位移l,速度由v1增加到v2,如图1所示,这个过程中力F做的功W=Fl.
作者认为这个物理情境稍微有些欠妥之处,也是作者在教学过程中学生提出的问题,有如下疑问:①牛顿第二定律F=ma中的F指的是物体所受的合外力,即F合=ma,本物理情境中恒力F是其所受的合外力吗?
②公式v22-v21=2al是匀变速直线运动规律,这个物体做的是匀变速直线运动吗?
其中第二个问题在教材中以小字加底纹的形式提出,供同学们思考,其实本没有必要这样做,使我们产生以上两个疑问的原因,实际上是同一个,那就是物体运动过程中受不受阻力的作用呢?其实这个问题很好解决,有以下两种方式可以选择:①在情境中加一个条件:不计阻力或者物体在光滑水平面上运动;②把情境中F做的功为W=Fl改为合力F合做的功为W合=F合l.
作者认为第二种方法比较好,因为不计阻力或者光滑水平面都是一种理想化的模型,也就是现实生活中实际上是不存在的,是人们为了研究问题的方便而把次要因素忽略掉只考虑主要因素抽象出理想化的一种模型,而研究物体的动能不使用这种理想化的模型,一样可以得出我们想要的结果,况且我们在应用动能和动能定理分析解决问题时遇到的也都是常见的普通的情境,第二种方法就是现实生活中比较普遍存在的,而且对下面研究动能定理也是有帮助的.
这样的话,原来的情境就可以改为设物体的质量为m,受到水平面的摩擦力为Ff和在与运动方向相同的恒力F的作用下,[HJ1.8mm]发生一段位移l,速度由v1增加到v2,如图2所示,这个过程中合力F合做的功W合=F合l,这样设定的物理情境和推导过程对动能的表达式并没有影响,但是更加符合学生的已有的知识经验和思维逻辑顺序,而且也有助于动能定理内容的表述.
2动能定理
这个关系表明:合力在一个过程中对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化,这个结论叫做动能定理.
课本上关于动能定理的表述是:力在一个过程中对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化,这个结论叫做动能定理.然后再后面又补充了一种情况,若物体受到几个力的作用则这个力是合力.
虽然这两种表述只有一字之差,但是影响的后果却是相当的大的.学生在利用动能定理分析问题的时候遇到的情境往往是物体同时受到几个力的作用,而学生们通常都是只记定理的内容而常常忽略后面的补充,导致学生解题时丢力、丢功的现象比较严重,尤其是当物体同时受到几个力的作用而只要求求解一个力所做的功时,学生们更容易出错误.所以作者认为把定理中的 “力”改为 “合力”更加符合学生思考问题的逻辑顺序,而且 “合力”包含了物体受单个力作用的情形,这样可以减少学生出错的机会.
综上所述,作者认为对教材做以上两点改动之后,学生更加容易理解动能和动能定理的内容,而且有助于学生应用动能定理去分析问题和解决问题.
教材中关于动能的表达式首先结合上一节的实验结论:一个特殊情形下力对物体做的功与物体速度变化的关系,即W∝v2,再沿着另一条线索研究物体的动能的表达式,然后又设定一个物理情境:设物体的质量为m,在与运动方向相同的恒力F的作用下,发生一段位移l,速度由v1增加到v2,如图1所示,这个过程中力F做的功W=Fl.
作者认为这个物理情境稍微有些欠妥之处,也是作者在教学过程中学生提出的问题,有如下疑问:①牛顿第二定律F=ma中的F指的是物体所受的合外力,即F合=ma,本物理情境中恒力F是其所受的合外力吗?
②公式v22-v21=2al是匀变速直线运动规律,这个物体做的是匀变速直线运动吗?
其中第二个问题在教材中以小字加底纹的形式提出,供同学们思考,其实本没有必要这样做,使我们产生以上两个疑问的原因,实际上是同一个,那就是物体运动过程中受不受阻力的作用呢?其实这个问题很好解决,有以下两种方式可以选择:①在情境中加一个条件:不计阻力或者物体在光滑水平面上运动;②把情境中F做的功为W=Fl改为合力F合做的功为W合=F合l.
作者认为第二种方法比较好,因为不计阻力或者光滑水平面都是一种理想化的模型,也就是现实生活中实际上是不存在的,是人们为了研究问题的方便而把次要因素忽略掉只考虑主要因素抽象出理想化的一种模型,而研究物体的动能不使用这种理想化的模型,一样可以得出我们想要的结果,况且我们在应用动能和动能定理分析解决问题时遇到的也都是常见的普通的情境,第二种方法就是现实生活中比较普遍存在的,而且对下面研究动能定理也是有帮助的.
这样的话,原来的情境就可以改为设物体的质量为m,受到水平面的摩擦力为Ff和在与运动方向相同的恒力F的作用下,[HJ1.8mm]发生一段位移l,速度由v1增加到v2,如图2所示,这个过程中合力F合做的功W合=F合l,这样设定的物理情境和推导过程对动能的表达式并没有影响,但是更加符合学生的已有的知识经验和思维逻辑顺序,而且也有助于动能定理内容的表述.
2动能定理
这个关系表明:合力在一个过程中对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化,这个结论叫做动能定理.
课本上关于动能定理的表述是:力在一个过程中对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化,这个结论叫做动能定理.然后再后面又补充了一种情况,若物体受到几个力的作用则这个力是合力.
虽然这两种表述只有一字之差,但是影响的后果却是相当的大的.学生在利用动能定理分析问题的时候遇到的情境往往是物体同时受到几个力的作用,而学生们通常都是只记定理的内容而常常忽略后面的补充,导致学生解题时丢力、丢功的现象比较严重,尤其是当物体同时受到几个力的作用而只要求求解一个力所做的功时,学生们更容易出错误.所以作者认为把定理中的 “力”改为 “合力”更加符合学生思考问题的逻辑顺序,而且 “合力”包含了物体受单个力作用的情形,这样可以减少学生出错的机会.
综上所述,作者认为对教材做以上两点改动之后,学生更加容易理解动能和动能定理的内容,而且有助于学生应用动能定理去分析问题和解决问题.