巧用物理力学知识分析生活实例

彭婉娟++赵俊

摘 要：本文运用中学物理力学知识分析4个常见生活实例，采用生活与知识相结合的方式，提升中学生学习物理力学知识的兴趣，有效解决中学物理教学过程中出现的力学知识点抽象、不易被中学生掌握的难题。

关键词：物理 力学 生活 实例

在生活中，力是我们熟知的一个名词，认识力并掌握力的相关知识，是中学物理力学知识教学目标之一。上海科学技术出版社、广东教育出版社联合出版的《物理》（八年级下册）一书，着重讲述力的相互作用、力的三要素、重力、摩擦力等知识。根据《初中物理课程标准》中课程基本理念，我们的物理教学要贴近学生生活，激发并保持学生学习物理知识的兴趣，使学生在学习和探索中掌握物理学的基础知识与基本技能。为了拓宽学生的知识面，阐述4个生活中力的应用实例，帮助学生了解力的特点和力的用途，进一步巩固学习效果，并激发学生学习物理的兴趣。

一、人走路时力的作用

在一条平坦的马路上，一个健康的人可以迈开大步向前走，走路并不难，人只要有气力，抬起腿，迈开步伐，不就能向前走了吗？而事实上，问题并不那么简单。请同学试一个动作：挺直身体，背贴着墙站立着。把任意一只脚抬起来，向前迈步，只要身体一直贴着墙壁，这只脚是迈不出去的。如果抬起的脚向前迈出一步，那么，回望一下，身体已经离开了墙壁。这说明，身体向前移动了。当身体向前移动时，一定借助了一种外力。换句话说，正是这种外力推着人前进。如果这种外力偏小，走路就会很困难。例如，在光滑的冰面上，人们通常不敢迈大步，而只能加倍小心地挪动双脚前进，所以，推着人前进的力正是后脚蹬地的力。

下面运用物理知识中的作用力和反作用力进行分析。人用后脚蹬地时，后脚给了地面一个力，这个力的方向向后，同时，地面也给了人身体一个力，这个力的方向向前，正是这个方向向前的力把人向前推了一下。后脚蹬地面时，人给地面一个方向向后的力，这里把它称为作用力F；同时，地面给人身体一个方向向前的力，这是与作用力相对应的反作用力，它表现为摩擦力f。通常，作用力和反作用力是一对相互作用力，它们大小相等，即F=f，并且方向相反，所以，人在平坦路面上走时会觉得很轻松。如果人行走在冰面上，假设像在平坦路面上走路那样用力向后蹬地，而由于冰面很光滑，人受到冰面给的摩擦力比蹬地的力小很多。这两个力不平衡，人就会摔跤。

二、自行车身上的力学知识

自行车是生活中常用的交通工具，在它的“身上”运用了许多力学知识。

测量长度的应用。在测量弯曲道路的长度时，可采用滚轮法进行测量。比如，一辆普通自行车的车轮半径r约为0.35米，车轮沿路面滚动一圈，历经长度为半径r乘以两倍的圆周率，即约为2.20米，然后，让自行车在道路上持续滚动，记录车轮滚过的圈数n，则弯曲道路的长度为n乘以2.20米。目前广为使用的自行车里程计就采用了这种方法计算自行车行驶路程。

减小摩擦与增大摩擦的应用。为了减小摩擦阻力，自行车的很多部件（如前轴、后轴等）都采用滚动代替滑动的方式。如果将润滑剂加至这些部件，可以进一步减小摩擦阻力，使人们在骑自行车时觉得很轻便。为了增大摩擦，自行车外表很多部位刻有凹凸不平的花纹，如自行车的轮胎、自行车塑料把手套和闸把套等。此外，将滑动摩擦代替滚动摩擦，也是增大摩擦的一种方法。如在刹车时，手用力握紧车闸把，增大刹车皮对钢圈的压力，制止车轮滚动，车轮不再滚动，而在地面上滑动，摩擦力大大增加了，故自行车可以很快停下来。

惯性定律的运用。飞速行驶的自行车，在遇到突发情况时，如果只刹住前轮，后轮会跳起来，这是什么原因？前轮因突然受到阻力而停止运动。因为后轮和车上的人没有受到阻力，根据惯性定律，物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态，所以，后轮和人要继续向前运动。因此，后轮会跳起来，并继续向前移动一段距离。

由此，学生应切记：在自行车快速行驶时，切忌单独使用前闸刹车，不然容易导致翻车！

三、水槽下水管弯曲的“秘密”

水槽下方大多都是弯曲形的下水管，再接入排水道，看似浪费材料，实际上这样做的目的是为了更好地排放污水，给我们一个清洁的环境，其中利用了物理学中的连通器原理，即连通器内装入同种液体，当液体静止时，容器中的液面总保持相平。

弯曲形状的下水管就是一个简单的连通器。当水管A处没有水流入时，连通器A、B两处的液面在同一水平面，A管底部压强P2等于B管底部压强P1，下水管A、B两处之间U形管内液体不流动，这就避免排水道里污水的异味渗出；当水流入A处时，A处液面会高于B处液面，A管底部压强大于B管底部压强，即P2>P1，在液体内出现的这个压强差使水流动，脏水排走。

四、吊扇的受力分析

吊扇是一种生活中常见的电器，它通常是固定安装在天花板上，所以称为吊扇。吊扇可以调节房内的空气流动，夏季使用能产生很好的消暑效果。当吊扇静止时，吊扇受到竖杆（用来悬挂吊扇）对吊扇的拉力F和吊扇自身的重力G。根据物体平衡状态特点，有F=G。那么，当吊扇工作起来以后吊扇的竖杆是否因受力增大而使吊扇掉下来，这个问题学生往往容易产生疑惑。通过对吊扇进行受力分析，可以解决这一问题，得到的答案是否定的，具体情况可作如下分析。

当吊扇转动起来，扇叶向下推动空气，这个推力为F空，根据“物体间力的作用是相互的”可知：同一时刻，空气也对扇叶施加了一个向上的力F'空。经过受力分析可知，吊扇受到3个在竖直方向上的力，即：重力G（方向为竖直向下）、竖杆施加的拉力F'（方向为竖直向上）和空气施加的力F'空（方向为竖直向上）。当吊扇平稳旋转时，在竖直方向上有F'+F'空=G，则吊扇处于平衡状态。通过对吊扇前后平衡状态的对比分析，可以知道：吊扇旋转时受到竖杆的拉力F'比静止的时候受到的拉力F小。因此，当吊扇转动起来以后，我们根本不必担心它是否会掉下来。

物理源于生活，教学应贴近于生活、联系于生活、应用于生活、升华于生活。世事洞明皆学问，生活中蕴含着丰富的物理知识，教师应引导学生在日常生活中深入观察、勤于思考、勇于探究。让学生结合自己所学，学以致用。既帮助学生养成良好的思维习惯，又能获得物理知识的内涵，体验成功的喜悦，激发进一步深入学习、探究未知知识领域的兴趣，感受物理学科独特魅力的一面。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部.《义务教育物理课程标准》（2011年版）[M].北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]华东地区初中物理教材编写组.《物理》（八年级下册）[M].上海/广州：上海科学技术出版社/广东教育出版社，2013.

[3]华东地区初中物理教材编写组.《物理》（八年级上册）[M].上海/广州：上海科学技术出版社/广东教育出版社，2013.

[4]戴树鸿.用电子表作自行车里程计[J].家庭电子，1994，12：9.（作者单位：江西省体育运动学校）

□责任编辑：潘中原