高一物理第一章《力》的教学的参考意见

1高一物理第一章《力》的教学的参考意见重庆市万州沙河中学向光仙一、总体分析1．知识结构本章的教学内容包括力的概念，三种常见力、力的合成与力的分解.其知识网络如下图：2．地位和作用本章是整个力学的基础，力的概念和三种常见力的分析及力的运算是三个重要组成部分，物体受力分析方法是贯穿今后各章的通用方法，是学好物理的基本功，是研究物理现象，特别是力学现象的关键。通过本章的学习，要使学生熟练掌握力的分析与运算的技能，初步体会物理学习的基本思维方法。由于本章还具有预备性的特点，因此无论在知识上还是运用上都要把握好一个“度”，教学中要充分注意循序渐进的原则，企图“一步到位”，希望学生一开始就能分析比较复杂的问题的想法是行不通的。二、重点和难点分析全章的重点是三种常见的力和力的合成与分解，其中弹力、摩擦力、力的合成与分解是难点。（一）弹力本知识点主要讲述弹力的概念、弹力产生的条件，它是初中有关知识点的引申和延续，是弹性势能、弹簧振子等知识点的预备知识。弹力是物体2间的基本作用之一，几乎在所有的力学问题中都要涉及它的分析和运算，在考试说明中，弹力被列为B级知识点，在功能关系中，与弹力相关的能量——弹性势能也是高考考查的重点。1．学生学习困难的主要表现学习弹力的概念时，不注意理解弹力产生的本质原因；判断接触物体间是否发生形变和弹力的方向时经常出错。2．教学中注意的问题（1）引导学生从熟悉的实例中概括出“发生了弹性形变的物体会对跟它接触的物体产生力的作用”的结论，进一步总结弹力产生的条件，还要特别注意让学生认识清楚“发生了弹性形变的物体”与“跟它接触的物体”间的关系。（2）弹力的判定方法的教学①直接从形变判定，适用于形变明显的情况，如弹簧。②由物体的状态和其他受力判定，这是根据弹力的被动性特点采取的方法。例：如图，均匀圆球A静止在光滑水平面上，档板BC与球接触，试分析A的受力情况。分析A处于平衡状态，竖直方向必有N＝G，BC板对A必无弹力，否则不可能平衡.（3）弹力有无的判定弹力产生的条件是物体接触且有弹性形变。我们分析和判断物体所受的弹力，首先要看物体跟哪几个物体有接触，只有和这个物体直接接触的物体才有可能给它以弹力的作用；然后再看和这个物体接触的物体有没有发生弹性形变，只有发生了弹性形变的物体才能产生弹力。但大部分弹性形变不能直接观察，这时判断弹力是否存在常常采用以下一些方法：①“消除法”。将与研究对象接触的物体从想像中去掉，看研究对象能否保持原状态，若能则说明此处弹力不存在，若不能说明弹力存在。例：如图，球A均静止在两光滑平面B、C之间，球与B、C面均接触。甲图中，小心去掉面B，球仍静止，说明B面地球A无弹力，水平面C对球有弹力；乙图中，球A受一水平外力。因此B与A之间一定有挤压，B、C面对球均有弹力，不用“消除”也可判断；丙图中，去掉B面或C面A球均不能保持静止，B、C面对球均有弹力，弹力方向垂直于接触的B、C面且指向球心；丁图中，小心地移走B，A球仍能静止，所以A球只受一个弹力。可以看出，两物体接触但不一定有弹性形变。3②“假设法”。假设接触处存在弹力，作出物体的受力图，再根据平衡条件判断是否存在弹力。例：如图所示，球A与各接触面是否有弹力存在呢？现假定N存在。作出球的受力图，由图可知，甲图、丁图中的球受力是可以平衡的。而乙、丙、戊图中的球则不能平衡，乙图中的小球将向右摆，丙图中小球将要离开斜面，戊图中的小球则会向右加速运动，因此，乙、丙、戊图中的弹力N均不存在。上图中各球与接触面间的弹力情况，亦可用“消除法”，消除接触面，或消除弹力，即假想接触面间不存在弹力N，根据条件，判断物体是否会有运动趋势而产生的挤压作用。若有，则可判断实际上弹力存在；若无，则可判断实际上弹力不存在。③根据力的平衡条件来判断。在有些问题中，用“消除法”和“假设法”均不能做出判断，还可以根据物体的力的平衡条件判断。例：如图所示，小球A的重力G=20N，上端被竖直悬线挂于O点，下端与水平桌面相接触，悬线对球A、水平桌面对球A是否有弹力？由于条件不足无法确定。但球A处于静止状态，球A所受的力为平衡力，即线对球拉力T及桌面的支持力N共同作用克服重力G：T+N=G。若绳恰好刚刚伸直，则T=0，N=G；若球刚好离开桌面，则N=0，T=G。综上所述，弹力的大小和方向的确定，一般应根据物体的运动状态，根据力学规律来确定。3．深难度的控制（1）知识扩展——胡克定律结合《探究弹力和弹簧伸长的关系》引导学生总结出弹簧弹力大小的规律——胡克定律。（2）应用扩展——杆连物体的弹力方向分析4在研究弹力的方向问题时，可以视学生情况进行适度扩展讨论杆连接物体时，杆对物体的弹力的方向,让学生初步体会到杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。但难度要控制在物体实际受力个数不超过三个、且处于平衡状态的情形。例：如图所示，小车上固定一根弯成α角的杆，杆的另一端固定一个质量为m的小球，小车在水平面上做匀速直线运动，分析杆对球的弹力的大小和方向。解析：球处于平衡状态，由二力平衡知：杆对球的弹力与球的重力大小相等，方向相反。注意此时杆对物体的弹力并不沿杆方向。（二）摩擦力摩擦力的知识是力学的基础知识，在大量力学问题中都要对其进行分析和运算，它做功会形成机械能和内能的转化，横跨物理学的两个领域，在高考考试说明中被列为B级知识点，是历年高考考查的热点。1．学生学习的主要困难静摩擦力的判断，对“相对”的理解，N与mg间的关系。2．教学中注意的问题（1）判断静摩擦力方向的依据是：“静摩擦力的方向总是跟接触面相切，且跟物体相对运动趋势的方向相反”。具体做法是：首先选择受静摩擦力的物体为研究对象，再选与这个研究对象相接触的物体为参照物，然后假设接触面光滑，来判断研究对象相对参照物的速度方向，即相对运动趋势方向。那么，静摩擦力的方向就与相对运动趋势的方向相反。例：如图甲所示，均质球被一根轻绳悬挂并靠在墙上静止，分析墙壁对球的静摩擦力的情况解析：墙壁对球是否存在静摩擦力取决于球与墙壁间有没有相对运动的趋势。假设球与墙壁间的接触面光滑，球在重力和轻绳对球的拉力的作用下将顺时针方向转动，球与墙壁接触的点相对墙壁就有向下的运动，这就是相对运动趋势的方向，因此，墙壁对球应当有向上的静摩擦力（如图乙所示）。（2）在计算摩擦力大小之前，必须首先分析物体的运动情况，判明是静摩擦力还是滑动摩擦力。如果是滑动摩擦力，可用公式f=μN计算，式中的μ是摩擦系数；如果是静摩擦力，则一般根据物体的运动情况（静止、匀速运动、或变速运动），利用平衡条件或运动定律列方程求解。例：在水平力F作用下，重力为G的物体匀速沿墙壁下滑，如图所示，或物体与墙之间动摩擦因数为μ，则物体所受的摩擦力的大小为()A.μFB.μF+GC.GD.v甲乙GNTf5解析：由于物体与墙壁间的压力N＝F，所以由滑动摩擦力概念及计算公式f＝μN可知，f＝μN＝μF.由于物体匀速下滑，处于平衡状态，物体在竖直方向上只受重力G和摩擦力f的作用.由二力平衡可知，f＝G.所以选项A、C正确.由此可知计算摩擦力方法有两种：一是直接由摩擦力概念和公式进行计算；二是由物体的受力情况和运动情况，间接进行计算。（3）判定滑动摩擦力的方向一定要把握“滑动摩擦力的方向与物体相对运动方向相反”这一判定依据。具体做法是：先选择受摩擦力的物体为研究对象，再以与这个研究对象直接接触的物体为参照物，找出研究对象相对于参照物的速度方向，那么，滑动摩擦力的方向就与该相对速度的方向相反。例：如图所示，A、B两物体叠放在水平面，水平力F作用在A上，使两者一起向右做匀速直线运动，下列判断正确的是（）A．由于A、B一起做匀速直线运动，故A、B间无摩擦力B．A对B间的静摩擦力大小为F，方向向右C．B对地面的滑动摩擦力的大小为F，方向向右D．B物体受到了向右的静摩擦力和向左的滑动摩擦力解析：以A为研究对象，它和B一起做匀速直线运动，也就是说它们之间没有相对运动，它受到了一个向右的水平拉力，它一定还要受到一个向左的水平力与拉力F平衡，而A只与B有接触，故B给A一个水平向左的静摩擦力fs与F平衡。由于力是相互作用可知，A受到B对它向左的静摩擦力，A一定要对B施加一个向右的静摩擦力，B做匀速直线运动，它在水平方向上一定要受到一个向左的力来与A对B的静摩擦力平衡，B是在水平面上运动，显然，地面对B有一个向左的滑动摩擦力，那么，B对地面施加一个向右的滑动摩擦力。答案B、C、D（4）破除几个错误观念。①摩擦力就是阻力。日常生活中人们习惯地认为摩擦力就是阻力，它的方向与其运动方向一定相反，显然这是对摩擦力的肤浅认识和片面理解，事实上物体受到的摩擦力的方向可能与运动方向相同而起到动力的作用。例如，人走路摩擦力就是动力而不是阻力。②相互接触的物体间正压力增大,摩擦力一定增大。相互接触的物体间正压力增大,摩擦力一定增大只对滑动摩擦力成立.举例理解:在竖直墙壁上的物体,用力压紧处于静止状态.这时重力和静摩擦力平衡.当压力增大时,静摩擦力不变.③正压力等于物体的重力。这是初学者常犯的错误，事实上，物体与接触面间的正压力可能等于重力，也可能大于或小于重力，还可能与重力无关。④静摩擦力是静止的物体受到的，滑动摩擦力是运动的物体受到的。事实上，静摩擦力作用下的物体不一定静止，滑动摩擦力作用下的物体也不一定滑动。3．深难度的控制在本知识点的应用上可以进行扩展的方面:6(1)最大静摩擦力与滑动摩擦力的区别：通过对练习三的（2）题的讨论进行，但要指出，不做说明时，一般认为二者相等。（2）对静摩擦力做动力、与其它力又不在同一直线上时的讨论仅限于定性分析，定量的计算可放在学习了力的合成和分解之后进行。例如右图中的物体被传送带从低处送往高处的运动中，所受静摩擦力的大小的计算。（3）用物理图像描述物体所受摩擦力的变化情况，但限于摩擦力随自变量变化的规律为线性关系的情形，随着学习的深入再逐步引导学生研究更为复杂的问题。（三）力的合成力的合成在物理学中具有工具性和基础性的地位，是高中物理学习中的第一个拦路虎，其遵循的平行四边形定则也是所有矢量合成和分解时都要遵循的普遍法则，熟练运用它是进行物体受力分析和解决一切力学问题的必备能力，在考试说明中，被列为B级知识点，虽然很少出现求合力的独立题目，但在对牛顿运动定律、动量定理、功能定理等重要规律的考查中都渗透着对力的运算的考查，从这个意义上说，它永远是高考的热点.1．学生学习的主要困难矢量观念的建立，平行四边形定则的应用（合力与分力间的关系），混淆合力与分力。2．教学中注意的问题（1）强化矢量意识。让学生意识到求矢量时要注意不仅要求出其大小，还要求出其方向，其方向通常用它与已知矢量的夹角表示．（2）合力和它的分力是一种等效替代关系，合力的作用效果和它的分力的作用效果是相同的，这样才能够相互代替。用作图法求合力或分力时应注意合力、分力的作用点相同，它们之间的关系就是遵守平行四边形定则，不要错误地认为合力一定大于分力或至少大于其中一个分力，因为合力的大小可以大于、可以等于、也可以小于分力。（3）必须明确合力是虚设的等效力。合力没有性质可言，合力与分力可以等效代替，但不能同时共存。（4）明确作用在不同物体上的两个力不能进行合成。作用在不同物体上的两个力，由于它们只能对各自的物体产生力的效果，因此，不能用一个力作用的效果代替它们分别作用产生的效果。所以，把作用在不同物体上的力来合成是没有意义的。只要是作用在同一物体上的力，无论力的性质如何，都可以合成。（5）作图法必须要求规范。明确选取的标度，代表各力的有向线段上的刻度，哪些该画实线，哪些该画虚线，箭头应标在什么位置等．（6）正确选择方法。作图法和公式法都能求合力，但学生往往习惯于用公式法去计算，而由于三角知识不足，使得问题的解决更显困难。要注意，在分析力的变化情况时，用作图法有独到好处，非常直观和简便。（7）引导学生体验:要学好物理，除掌握物理概念和规律外，还要注意提高自己应用数学知识解决物理问题的能力．v7例：如图甲所示，物体受到大小相等的两个拉力的作用，每个拉力均为200N，两力之