初中物理:傳送帶上物體所受摩擦力的分析及拓展應用

2020-12-21 葉老師物理

上街區老師提出的問題《怎樣分析傳送帶上物體所受摩擦力的方向?》令我想起聽課時的情景,下面這道題,幾乎所有的老師都講過:

例題:如圖所示,物體隨傳送帶一起水平向右做勻速直線運動。請畫出物體所受力的示意圖。

聽課時發現,老師們都能很好地引導學生進行受力分析:物體處於勻速直線運動狀態,也就是說物體「不受力」——摩擦力不存在的原因。在豎直方向,物體所受重力與支持力平衡,亦即物體受「平衡力」的作用。

所以,物體受力示意圖如圖所示。

物體處於平衡狀態,說明物體不受力的作用。但物體不受力是不可能的,因此,用物體受「平衡力」作用來描述處於平衡狀態的物體的「受力」情況是非常恰當的。

作為新授課,這道題講到這個程度是可以的,若作為複習課,這道題只講到這裡顯然起不到複習的作用。複習,就是要通過練習使學生理解物理概念和規律不是孤立的,是相互聯繫的——構建學生的知識體系。那麼,怎樣才能使學生理解物理概念和規律是相互聯繫的呢?以本題為例,在解析物體隨傳送帶一起水平向右做勻速直線運動時的受力情況之後,接著提出問題:

若物體隨傳送帶一起水平向右加速運動,物體受力情況怎樣?

把問題交給學生,老師只需提醒:加速——物體向右改變運動狀態,力——改變物體運動狀態的原因。學生在解決問題的過程中,就把相關概念和規律聯繫在一起,物理概念和規律在學生的腦海中也因此而變得鮮活。此種情況下,物體受力如圖所示。

解決好物體隨傳送帶一起水平向右加速運動時物體的受力情況,下一個問題也就顯現出來:

若物體隨傳送帶一起水平向右減速運動,物體受力情況怎樣?

學生在解決上述問題的基礎上,應該很容易畫出物體在此種情況下的受力示意圖如圖所示。

課講到這一步,已經體現出了複習課的作用——構建學生的知識體系,在構建過程中,使原本孤立的的物理概念、規律聯繫起來。但這只是完成了複習課的一半,另外一半是拓展。拓展,對形成學生的能力是至關重要的。

對上述在水平面上運動的物體進行受力分析進而得出結論的方法,同樣適用於在「斜面」上運動的物體。比如:

例題:如圖所示是人站在商場裡的電梯上的情景,請畫出人隨電梯一起勻速上升時,人受力情況的示意圖。(圖中黑點是人的重心)

學生得出結論並不困難,困難的是學生自己很難意識到通過解決兩種情況下物體受力情況而得到的結論:物體若受「平衡力」的作用,其運動方向是任意的。

本題當然還應該設置電梯加速、減速兩種情況,在通過與上述例題比較得出電梯加速、減速人受力情況時,一定要引導學生發現它們之間的相同點和不同點,這是拓展的意義所在。甚至,老師們還可以根據情況拓展至火箭加速上升過程中衛星機械能的變化情況。

一己之見,希望能對您的教學有所幫助。

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