重视力学解题思维能力的训练

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  【摘要】 力学是职高物理中很重要的一部分,我认为解答力学题有一定的思维方式。在解题中只要能够做到"明确研究对象,确定相关概念,灵活运用规律,及时归纳总结。"任何力学问题都可以解答,并且还可以将逻辑思维能力提高到更高的境界。
  【关键词】 研究对象 概念 规律 归纳总结
   在多年的职专物理教学中,我对力学解题做了一些探究:在重视力学概念、规律教学的同时,把重点放在力学解题的思维过程上,增强学生力学解题思维的自我调控意识。但很多学生由于不能很好的掌握解题方法,以至于只会解答简单的问题。在做题过程中,我对力学解题做了一些思考:在重视理解力学概念,公式,定律的同时,更要注意力学解题的思维过程。我们如果能把解题过程看作是"获取信息,思维启动,思维逻辑,思维深化"的过程,并且能够做到"明确研究对象,确定相关概念,灵活运用规律,及时归纳总结",任何力学问题都可以迎刃而解。
  一. 明确研究对象
   对待一个物理问题,首先我们得明白这个问题涉及哪些物体,才能确定后面的分析(包括力,运动)。力学习题有的给出一个物体,有的给出两个或多个相关联的物体。从物理过程看,有的给出部分,有的给出全部。这就需要我们认真审题,明确要研究的物体并对其状态做出判断。我们可以从以下几个方面着手:
  1.找目标对象。所有的习题都必须是以解决某一物体的形态,状态等为目的,那么首先我们要找出这个"物体",把它从周围众多物体中独立出来(或把某一个整体独立出来),其实大多数物理问题,这个"物体"是显而易见,对于难以确定研究对象的问题我们可以从最后的问题入手进行反推。
  2.赋予对象物理过程和状态。找到研究对象后我们得让他在我们的头脑里充实,必然要想到这个研究对象处于什么样的状态,做什么样的运动,这就要求对研究对象进行抽象思维,形成一定条件下的清晰的物理图景,有趣的物理图景促进注意转移,情感与图景贴近,达到情景结合,有助于思維的正常启动。一切物体在力学范畴内的运动状态有平衡状态(静止,直线运动,转动)和非平衡状态。而一切物体的运动无外乎和非匀速。物体处于何种状态由所受的合力和合力矩决定。对物理过程和物体所处状态的了解,就减少了解题的盲目性。
  3.由已知条件画示意图。确定了研究物体后,我们一般先画物体的受力示意图(按重力,弹力,摩擦力顺序思考,不能遗漏所受到的每一个力,也不能凭空增加力),再画出图。物理图景有助于直观了解,触景生情,增强了解题的信心。我认为对于一个物理问题,只要这一步做对了,整个问题基本就已经解决了。
   下面我们来分析一个例题:一位质量是60千克的滑雪运动员从高10米的斜坡顶端自由下滑,如图所示,如果运动员在下滑过程中受到的阻力为50牛顿,斜坡的倾角为300,运动员滑至坡底的过程中,所受几个力做的功各是多少?合力做的功是多少?
  分析:在这个题目中首先应该确定研究对象,即60千克的滑雪运动员,然后对滑雪运动员进行受力分析,受到支持力FN,重力G,摩擦力Ff这三个力的作用,如图所示。由于支持力FN的方向与滑雪运动员的位移方向垂直,不做功。重力G,摩擦力Ff做功等于力与在力的方向上位移的乘积。合力做的功就是重力G和摩擦力Ff做功的代数和。
  二. 弄清相关概念
   物理概念是物理知识的重要组成部分。对于一个物理问题我们要思考它想考察哪个物理概念或是概念的哪一个方面,只有这样我们才能确定应该用什么规律来解题,这就要求对概念一定要理解透彻。其实对于同一物理概念在不同的物理学识水平阶段严密的程度不同。若我们对物理概念的界定模糊不清,就会出现思维混乱,解题注意分配不合理等问题,我觉得可以从以下两个方面加深对概念的掌握:
  1. 理解物理概念的引入过程。物理概念的引入有的从实验得出,有的从经验中总结。对于从实验得出的概念,我们要充分利用做实验的机会,亲身感触如何通过实验得出,对于从经验中总结的概念,我们可以用已有的经验来证实,并在以后遇到同样的情景及时复习思考涉及到的概念,总之要把物理概念建立在充实的物质基础上,正真理解物理概念的物理意义。
  2. 比较类似的概念加深理解。力学中有些物理概念的界定很严格,而且容易和其他概念混淆,这样的概念可以借助与它相类似的概念的比较来区别理解,如速度与加速度二者仅一字之差,都是力学中的重要物理量,在这里描述物体运动快慢与运动状态变化快慢是速度与加速度的界定。速度和速率,功和功率,动能和动量,重量和质量等也是一字之差,它们的物理意义却不相同。有的是标量有的是适量,功和能的单位相同,前者是过程量,后者是状态量,它们也有严格的界定。对概念准确的理解必须要死抠这些界定。
  三,灵活运用规律
  解力学题的过程除了前面提到的两点,更重要的是运用所学过的规律解决实际问题,这一过程实际上就是逻辑思维过程的巩固加深,一个人的逻辑思维能否成熟主要是这一过程的锻炼。高中力学主要的规律有:牛顿运动三定律,万有引力定律,机械能守恒定律,动能定理,动量定理,动量守恒定律等。这些定律大家都会熟背于心,但在应用时难免会出差错,主要是刻意背公式,忽视了对定律所揭示的规律的理解,其次是很多人忽视了物理规律成立的条件及适用范围,导致思维进入误区,因而也就不能灵活运用物理规律。要在解题时灵活运用这些规律,我认为必须做到:
  1.透彻理解规律内容。每接触到一个物理规律,它的来龙去脉我们必须清楚,也就是必须明白这个规律阐述了万物遵循的一个怎样的共性,对于它的实验基础,推导过程,物理含义都要深刻理解,如果有条件可以通过做实验加深对规律的理解。对于规律要特别注意需要说明的内容,这些可能就是容易产生理解错误或是忽视的地方。
  2.牢记物理规律成立的条件及适用范围。有些物理规律在应用时有一定的限制条件,这些条件规定了定律的适用范围,只有明确了每个定律的成立条件才不会用错了定律,或是误解了习题的意思。如机械能守恒定律,看似万能的定律,其实只有在物体只受重力的情况下才能使用,如果我们能够牢记这点,那么遇到研究对象受到摩擦力或其他的非重力时,这个定律就不适用了。
  3.选择应用物理规律。在力学中,能够用牛(转下页)
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