一、全章说明
概述
这一章讲述有关力的基本知识,包括了后面学习动力学所必需的预备知识。基础性和预备性,这是本章的特点。
所谓基础性,就是要为学习力学知识打下扎实的基础。从知识方面来说,就是,理解力的初步概念,理解重力、弹力、摩擦力产生的条件和特性,会进行力的合成和分解,知道一维矢量的运算。从运用方面说,是初步熟悉对一个物体的受力分析,会画出正确的受力图。
这一章具有预备性,因而这个扎实的基础要适当,不论在知识上和运用上都要有一个摱葦。比如在本章第二节提到:“把物体挂在绳上或放在水平支持物上,在静止的情况下,物体对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力,大小等于物体的重力。”在这一节就很难从道理上把这一论断说清楚,可先作为事实接受下来,讲过第三定律后再解决。再比如静摩擦,要想一开始就把问题讲深讲透,企图学生能够处理比较难的有关问题,可以说是“拔苗助长”,是不可能的。
至于受力分析,这一章要求“初步熟悉”,不宜要求分析较复杂的情形。这是因为,要结合着运动和力的关系来分析力,学生才能理解得更清楚。上面说的对知识的要求应该有个“度”,也是因为,在讲过牛顿运动定律之后,对问题的认识才能更深化。
要充分注意循序渐进的原则。教材的编写注意到这一点,是否处理得都很妥当,希望在试教中研究,以求处理得更好些。
知识要逐步深化,一方面受知识结构本身的制约,一方面又受学生认识规律的制约。忽视这种制约,想“一次到位”,即到达高考之位,只会挫伤学习的积极性,有害无益。物理概念和规律要逐步深化,教学要求宜分阶段逐步达到,初高中物理的台阶要尽量铺得平缓些。
这一章的内容与初中学过的力学知识衔接密切,是初中知识的扩展和深化。教材的编写注意到与初中的衔接,教学中宜适当复习初中学过的知识,这对铺平台阶是很重要的。
单元划分
本章可分为三个单元:
第一单元第一节至第五节,讲述力的基本概念和力学中常见的三种力。
第二单元第六节和第七节,讲述力的合成与分解。
第三单元第七节,介绍一维矢量的运算。
具体说明
1.力学中力的名称很多,不清楚力的分类,在以后的学习中往往产生误解。因此,在第一节提出力的两种分类,要求学生一开始就知道,避免在以后的学习和运用中混淆不清。这一点要贯穿在整个力学的学习中,这里不宜展开讲。
2.关于弹力,中学阶段经常遇到的大都是支持物的支持力或对支持物的压力和绳的拉力,教材着重讲解这两种情况中弹力的方向。至于这两种情况中弹力的大小在解题中往往是未知的,需要列出动力学方程包括平衡方程方能解出,因此这里不宜一般涉及求解支持力和拉力的大小的题目。特殊情况,即物体静止地挂在绳上或放在水平支持物上的情况,如前所述,作为事实先接受下来。
3.关于滑动摩擦力,教材中虽然提到“阻碍相对滑动”,“跟物体的相对运动的方向相反”,但举例只限于受滑动摩擦力的物体相对于另一静止的物体(相对地面静止)的情况,一开始不宜涉及两物体都相对于地面运动的情形,学生可能产生误解,认为滑动摩擦力总是阻碍运动的阻力。即使有此误解,关系也不大,以后逐步加深,逐步纠正不正确的认识,逐步由片面到全面,这符合教学规律。
4.静摩擦力是个难点,更要注意要求适当。一是只限于容易判断相对运动趋势方向的情形。二是不宜涉及静摩擦力是阻力还是动力,因为这里说不清楚皮带运输机中作为动力。三是求静摩擦力的大小只限于简单的特殊情况应用二力平衡,同弹力的大小一样,这里不宜一般涉及求解静摩擦力大小的问题,因为一般求解需要列出平衡方程或动力学方程。
5.讲过力的分解之后,不要求用力的分解处理静力学问题,因为平衡问题宜于用平衡条件来处理,这在后面第八章中会讲到。不处理静力学问题,也可使本章不致过难。
二、教学要求和教学建议
全章教学要求
1.理解力的概念,理解二力平衡。
2.理解重力、弹力、摩擦力的概念,理解胡克定律。
3.理解力的合成和分解,掌握平行四边形定则。
4.知道矢量和标量的概念以及一维矢量的运算。
5.初步熟悉物体的受力分析。
(一)力
教学要求
·理解力的概念。
1.理解力是物体之间的相互作用,在具体问题中能找出施力物体和受力物体。
2.知道力的作用效果。
3.知道力有大小和方向,在具体问题中会画出力的图示或力的示意图。
4.知道力的分类。
·理解二力平衡。
1.知道什么是力的平衡。
2.知道二力平衡的条件。
教学建议
1.结合这一节的教学,最好复习一下初中讲过的知识。在义务教育初中课本中讲过二力平衡。
2.在具体问题中能找出施力物体和受力物体,会画出力的图示或力的示意图,这不只是这一节的要求,应该是贯穿于全部力学的要求。
(二)重力
教学要求
·理解重力的概念。
1.知道重力是地面附近的物体由于受到地球的吸引而产生的。
2.知道重力的大小和方向,知道物体静止时对竖直悬绳的拉力或对水平支持物的压力在数值上等于物体所受的重力,会用公式G=mg计算重力。
3.知道重心的概念以及均匀物体重心的位置。
(三)弹力
教学要求
·理解弹力的概念。
1.知道什么是弹力以及弹力产生的条件。
2.知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,能在力的图示(或力的示意图)中正确画出它们的方向。
3.知道如何显示微小形变。
(四)胡克定律
·理解胡克定律。
1.知道在各种形变拉伸或压缩形变、弯曲形变、扭转形变中,形变越大,弹力越大。
2.知道胡克定律的内容和适用条件。
3.对一根弹簧,会用公式f=kx进行计算。
(五)摩擦力
教学要求
·理解滑动摩擦力的概念。
1.知道滑动摩擦力产生的条件,会判断滑动摩擦力的方向。
2.会利用公式f=μN进行计算,知道动摩擦因数跟什么有关。
·理解静摩擦的概念。
1.知道静摩擦产生的条件,会判断静摩擦力的方向。
2.知道最大静摩擦的概念,知道最大静摩擦力跟两物间的压力成正比(但不讲静摩擦系数)。
关于摩擦力的教学要求应逐步达到,已如前述。
(六)力的合成
教学要求
·理解力的合成,掌握平行四边形定则。
1.理解力的合成和合力的概念。
2.掌握力的平行四边形定则,会用作图法求共点力的合力,会用公式求合力的大小和方向。
3.熟悉力的三角形法。
(七)力的分解
教学要求
·理解力的分解。
1.理解力的分解和分力的概念。
2.理解力的分解是力的合成逆运算,会用作图法求分力,会用直角三角形的知识计算分力。
(八)矢量同一直线上的矢量运算
教学要求
·知道矢量和标量的概念。
1.知道什么是矢量,什么是标量。
2.知道平行四边形定则是矢量加法运算的普遍定则。
·知道一维矢量的运算。