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运用物理口诀提高课堂教学的有效性

2010-01-26童志红熊根妹

物理通报 2010年8期
关键词:连接体楞次定律动能定理

童志红 熊根妹

(丽水学院附属高级中学 浙江 丽水 323000)

在高中物理中,概念抽象难理解,规律众多难掌握,习题多变难分析.对于物理学中的概念与规律,不少学生由于死记硬背,缺乏记忆的手段与技巧,因而往往事倍功半.久而久之,他们中的一部分对于物理的学习也就缺乏兴趣,最终导致惧怕高中物理,从而影响他们的发展.物理学中的概念与规律,的确有些内容用科学的语言来表达虽然很精确,但不一定能给学生留下深刻的印象.如果我们在平时教学的过程中,特别是在高三复习时,把一些抽象的、不易掌握的内容,用口诀的形式表现出来,就可以帮助学生轻松地理解和记忆相应的物理知识,起到事半功倍的效果.

1 物理规律中的小口诀

1.1 牛顿第三定律

牛顿第三定律解决了力与反作用力的关系问题.这一关系可概括为:“等值反向非平衡,异体同性共存亡.”

说明:作用力与反作用力是作用在不同的两个物体上,它们同时产生同时消失,并且是属于同一性质的两个力.由于作用力与反作用力也是大小相等、方向相反且在一条直线上,一般的学生容易将相互作用力与平衡力相混淆,故在此口诀中明确“非平衡”,以警示.

1.2 环绕同一中心天体运动的两个卫星

在中学阶段,通常将卫星环绕天体的运动看作匀速圆周运动.对于环绕同一中心天体运动的两个卫星,由于轨道不同,它们的能量、速度、周期等也不相同:“高轨道高能量、大周期小速度(线速度、角速度、向心加速度).”

说明:设中心天体的质量为M,卫星的质量为m,两者球心之间的距离为r.根据万有引力提供向心力,有

可得

可见,环绕天体运动的卫星,其线速度、角速度、向心加速度会随着轨道半径的改变而改变;对于不同的卫星,线速度(角速度、向心加速度)不同,其轨道半径也不同.因此,在遇到此类问题时,运用这一口诀,便能快速、准确地判断出两卫星的线速度、角速度、向心加速度、周期的大小关系.

1.3 楞次定律与右手定则

1.3.1 判断感应电流方向的方法

在电磁感应现象中往往会涉及到感应电流,而判断感应电流方向的规律有楞次定律与右手定则两个.“楞次定律定方向,阻碍变化是关键;导体切割磁感线,右手定则更方便.”

说明:右手定则是楞次定律的特例,在导体切割磁感线的情形中,利用右手定则来判断感应电流的方向较为方便.

1.3.2 楞次定律中“阻碍”的解读

“楞次定律是抽象,真正理解从三方;楞次先看原磁场,增反减同定i(感应电流) 向;相对运动受反抗,来拒去留不一样.”

说明:“阻碍”从磁通量角度来说是阻碍磁通量的变化——增反减同;从相对运动的角度来说是阻碍相对运动——来拒去留.

【例1】如图1所示,光滑导轨M、N水平固定放置,两根导体棒P、Q平行放于导轨上,形成一个闭合回路.让一条形磁铁从正上方某高处静止下落,在其接近回路的过程中

图1

A.P、Q将互相靠拢

B.P、Q将互相远离

C.磁铁的加速度仍为g

D.磁铁的加速度小于g

分析:磁铁向下运动,对P、Q与M、N组成的闭合回路因磁感强度B增大而磁通量增加.为阻碍磁通量增加,回路可通过减小面积来达到效果.因为M、N是固定的,所以P、Q互相靠拢,选项A正确.当磁铁下面没有回路时,磁铁将做自由落体运动,加速度为g,现在由于感应电流阻碍相对运动,所以磁铁下落的加速度会小于g,选项D也正确.故正确选项为A、D.

2 解题方法中的小口诀

2.1 同一直线上三个自由点电荷的平衡问题

根据库仑定律和力的平衡条件可知,为了使电荷系统处于平衡状态,每个电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反.要满足上述条件的三自由点电荷,有口诀:“直线三电荷,两大夹一小,两同夹一异,两小距离近.”

说明:同一直线上的三个自由点电荷平衡,位于中间的电荷所带的电荷量最小,不仅与两侧的电荷异号,并且还靠近两侧电荷中所带电荷量较小的那一个.

2.2 连接体问题中的整体法与隔离法

连接体问题通常会涉及到整体法与隔离法.对于状态相同的连接体(相对静止)问题,学生一般会运用整体法.其实对于状态不同的连接体,也可以利用整体法.即“力学问题方法多,整体隔离和假设;整体只需看外力,求解内力需隔离;状态相同用整体,否则隔离用得多;即使状态不相同,整体牛二也可做.”

【例2】滑杆和底座的质量为M,一质量为m的猴子沿杆以0.5g的加速度下滑.则在猴子滑至直杆底部的过程中,底座对地面压力的大小等于______.

分析:设地面对底座的支持力为F,将滑杆和底座、猴子看作一个整体,根据牛顿第二定律有

(M+m)g-F=ma

可得

2.3 功能关系

2.3.1 功是能量转化的量度

能量的观点是解决力学问题的三大观点之一,而理清功与能的关系又是运用能量观点来解决力学问题的关键.关于功与能的关系有口诀:“合力功,动能的变化;重力功,(重力)势能的变化;除G外的功,机械能的变化.”

说明:根据动能定理可知,外力对物体做的总功等于物体动能的变化;由重力做功与重力势能变化的关系可知,重力做了多少正功,重力势能就减少多少;重力做了多少负功,重力势能就增加多少.而物体机械能的变化等于除重力G外的力对物体所做的功.

2.3.2 运用功能关系解题的一般步骤

运用动能定理来求解的一般步骤可概括为:“确定对象与过程,分析状态找动能,过程各功加一起,动能变化与它等.”

说明:动能定理不仅适用于恒力,也适用于变力;不仅适用于直线运动,也适用于曲线运动.但无论是做功还是动能的变化,都是针对某一过程的,因此在运用动能定理时,首先要明确研究的对象和研究的过程,然后写出这一过程的总功和动能的变化,再列等式求解.

有时物理口诀也可以是简单的一句“温馨提示”,如关于带电粒子垂直进入匀强磁场的问题,其解题的一般步骤是“定圆心,找半径,经常利用对称性”;对于三个共点力作用下的物体平衡则有“任意两个力的合力与第三个力等大反向”等等.总之,在物理教学中把抽象的物理规律、重点难点、解题方法等编成短小精悍、生动形象、朗朗上口的口诀,不仅可以帮助学生理解与记忆,而且还可以活跃课堂气氛,提高学生学习物理的兴趣.

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