初中物理教学论文 对初中物理教材中二力平衡条件的教学建议

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1、对初中物理教材中二力平衡条件的教学建议摘要：在初中物理教材力学部分中，二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力，大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。但在分析水平面上受摩擦力和拉力的物体是否平衡时，却只考虑力的大小相等方向相反，而不考虑共线，因此常常引起学生的疑惑，产生这种混乱的原因是前者把物体当成了刚体，后者把物体理想化成了质点，考虑到初中物理教学的特点，我们建议在讲二力平衡条件时，统一采用质点模型。关键词：二力平衡、质点、刚体、共点力 一．          问题的提出在初中物理教材力学部分中，二力平衡的知识是初中物理

2、的重点内容之一。这一知识对研究力和运动的关系,求平衡力中的未知力以及进一步学习摩擦力、浮力等知识具有重要的意义。其中，在二力平衡条件一节时，讲到二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，即合力为零。为了验证二力平衡条件，还采用了以下演示实验。实验如图1所示，用薄的硬塑料片（或硬纸片）剪成小长方形或正方形，在一对角线的两端各钻一个小孔用以拴线。在片上用带色粗虚线作出连接两小孔的直线，两滑轮A、B可固定在小黑板上（或其他竖直板上）。为了验证当作用在同一物体上的两个力，大小相等，方向相反，不作

3、用在同一直线上的两个力作用下，不能保持平衡的实验时，用手将塑料片按在图示位置或其他位置，放手后塑料片不平衡。最后，吊砝码的细线一定跟片上的虚线在一直线上，才能达到平衡。也就是说，在判断物体受力是否平衡时，作用在同一直线上是一个必要条件。但是，在教材的想想议议栏目中，马上就出现了这样两道题：1．汽车在水平公路上匀速行驶，它后面的拖车，受到几对平衡力的作用。如图2所示，是拖车受力的示意图。学生很容易画出。也很容易提出质疑，即拖车受到的拉力与摩擦力是不是平衡力？若从物体的状态出发来判断，由于拖车在水平公路上匀速行驶，拖车肯定受到水平

4、方向的平衡力作用。但是从力的示意图来看拖车受到的拉力和摩擦力显然不在一条直线上。不符合二力平衡条件。那么，这样一来，物体的受力情况与物体的运动状态发生了冲突。如何解释这种现象就成了一个难题。2．利用二力平衡条件，请你设计一个实验方案，测一下物理课本沿水平桌面移动时的滑动摩擦力的大小。此题的问题也和第一题一样难以解释清楚。同时也给研究摩擦力出了一个难题。二．           产生问题的原因。为什么会出现这样的问题呢？原因就在于实验和习题属于同一类问题，却采用了不同的物理模型，这样就造成了问题的出现。在二力平衡的探究实验中，采

5、用的物理模型是“刚体”，刚体就是在任何情况下形状大小都不发生变化的力学研究对象，但是正如以上演示实验中的硬纸板一样，刚体具有大小、形状等特性。刚体的运动可分为：刚体的平动，刚体绕固定轴的转动，角速度矢量，刚体的平面运动。实验中，考虑了纸板的形状、大小和转动，即被当作刚体了。纸板在两个大小相等，方向相反，不在同一直线上的两个力的作用下，会产生力矩，由于纸板受到的力矩的代数和不为零，所以纸板就不能保持平衡，从而会发生转动。直到两个力在一条直线上时，纸板才会处于平衡状态，也就是说上述得出的二力平衡条件是适用于“刚体”的。而在课后想想

6、议议的两道习题中，采用的物理模型却是“质点”。质点就是用来代替物体的有质量的点。它既没有形状、大小、也没有体积，但是质点是具有物体的全部质量的。物体的运动一般是比较复杂的，但是最基本的运动只有两种：平动和转动。一个平动的物体，它的各个部分的运动情况都相同，它的任何一点的运动都可以代表整个物体的运动，在这种情况下，可以把整个物体当作质点来看待。在我们研究的物体中，除非涉及到转动，一般都可以看作质点。在上述习题所述的受力分析中，虽然拉力和摩擦力不共线，但事实上在初中教学中一般不考虑这些物体的转动，即把它们当成了质点。初中物理教学中

7、还没有引入“刚体”和“质点”的概念，学生刚刚利用纸板这个“刚体”探究完二力平衡条件，当然就顺理成章的把拖车和物理书当作刚体进行受力分析。因此产生了上述疑惑。如果要消除学生的这个疑惑，教师就必须告诉学生由于探究二力平衡条件用的纸板会发生转动，所以把纸板看成刚体；拖车和物理书不考虑转动，所以把拖车和物理书看成质点。那么，什么是刚体，什么是质点，什么时候把研究对象看作刚体，什么时候看作质点呢？这一系列问题都将会萦绕在学生的脑海中。三、教学建议事实上，在初中物理研究的物体中，除了涉及到转动的简单机械问题，其它的物体都可以看作质点。在高

8、中物理中，虽然讲到了转动，力矩，力偶的问题，但是在整个高中力学中，研究物体的运动情况时，大部分都被当作质点，并且在高中物理中还专门用了一章的篇幅讲关于质点的问题。可见，质点这个物理模型在初高中力学中占有举足轻重的位置。而刚体这个物理模型初中只出现在简单机械部分，高中只出现在有