例谈假设法在高中物理力学教学中的应用

倪红萍 杨存升

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）14-0057-02

假设法是科学研究的重要方法，在物理教学中有着广泛应用。在高中物理教学中应用假设法，有助于忽略次要因素抓住事物本质，提高教学效率。本文将从运用假设法判断弹力的有无；运用假设法判断静摩擦力的方向；运用假设法建立理想化模型三个方面，结合自己的教学通过大量例子阐述假设法在高中物理教学中的应用。

一、运用假设法判断弹力的有无

弹力是高中物理的重点内容，而判断弹力的有无又是学生学习的难点。根据弹力的定义：发生弹性形变的物体由于要恢复原状，就会对与它接触的物体，产生一个力的作用。得到弹力的产生条件是接触、弹性形变。如果用弹力的产生条件去判断弹力有无，在实际问题中很难作出判断。因为很多时候物体发生的弹性形变是微小形变，用肉眼很难分辨，这时运用假设法则可以很容易作出判断。

具体操作：假设相互接触的两个物体中的一个不存在，看另一个物体会不会“动”，若会“动”则两物体间有弹力，不会“动”则两物体间无弹力。

例1.如图1，用两段绳子a、b将小球分别悬挂于天花板和墙壁上，处于静止。a绳子竖直，b绳子水平。判断a、b两段绳子对小球是否有拉力。

解析：分析过程中的难点在于水平绳子是否有拉力的判断。运用假设法，假设绳子a不存在，小球会往下掉，说明绳子a对小球有拉力；假设绳子b不存在，小球静止不动，说明绳子b对小球无拉力。

例2.如图2，在斜面a和水平地面b之间放置一个小球，小球和斜面a、水平地面b均接触。判断在斜面a和水平地面b与小球之间是否存在弹力。

解析：分析过程的难点在于斜面a对小球是否有支持力。运用假设法，假设斜面a不存在，小球静止在b上不动，所以斜面a对小球无支持力；假设地面b不存在，小球会沿斜面a往下滚，所以地面b对小球有支持力。

例3.如图3小球B用竖直绳子C悬挂于天花板上，让小球B与斜面体恰好接触，判断绳子和斜面对小球是否有弹力。

解析：分析难点在于斜面对小球是否有弹力的确定。运用假设法，假设斜面不存在，小球被绳子吊着不会动，所以斜面对小球无弹力；假设绳子不存在，小球会沿斜面向下滚，所以绳子对小球有拉力。

二、运用假设法判断静摩擦力的有无及静摩擦力的方向

1.用假设法判断静止物体是否有静摩擦力及其方向

判断的关键，在于判断有无相对运动趋势。判断方法是：假设两物体间接触面光滑，看物体是否会运动起来，如果会则运动起来说明有相对运动趋势，且假设光滑时物体运动也就是相对运动趋势的方向，说明此物体间有静摩擦力，且静摩擦力的方向与相对运动趋势方向相反。反之，假设物体间接触面光滑，物体仍然静止则物体间没有静摩擦力。

例4.将物块A，静止放在粗糙斜面上，判断A与斜面间是否有静摩擦力，静摩擦力的方向。

解析：假设斜面光滑，A与斜面间无摩擦力，A将不会静止，而是要沿斜面向下滑动，所以A有相对运动趋势，A与斜面间有静摩擦力，且静摩擦力的方向沿斜面向上。

2.用假设法判断运动物体是否有静摩擦力及其方向

此类问题通常涉及到连接体共同运动，如果凭直观经验判断容易出错。运用假设法，假设存在或不存在静摩擦力，用牛顿运动定律结合运动情况，则可以作出明确判断。

例5.如图5所示A、B叠放在水平地面上，用水平向右的力F拉着B，A、B以共同速度v向右做匀速直线运动，判断A、B间是否有弹力及弹力的方向。

解析：假设A、B间存在弹力，不论向左或是向右，对A进行受力分析，A受重力和支持力平衡，就无其他力与静摩擦力平衡，所以合力不为零，根据牛顿运动定律，A不可能做匀速直线运动，与题目条件矛盾。所以A、B间不存在静摩擦力。

例6.如图6所示A、B叠放在水平地面上，用水平向右的力F拉着B，A、B以共同加速度a向右做匀加速直线运动，判断A、B间是否有弹力及弹力的方向。

解析：假设A、B间存在弹力，对A进行受力分析，A受重力和支持力平衡，还剩静摩擦力平衡，所以合力等于A所受静摩擦力，根据牛顿运动定律，A做匀加速直线运动，静摩擦力的方向必然与加速度a的方向相同，所以A受水平向右的静摩擦力。

三、运用假设法建立理想模型、进行理想实验

理想化模型是对物理研究过程，进行科学的抽象，忽略其次要因素，抓住本质简化成直观易于理解的模型。例如高中物理力学中所涉及到的质点、单摆、弹簧振子、自由落体运动和平抛运动等。

理想实验则是先提出猜想，再进行实验来验证猜想的合理性。在实验的基础上进一步忽略次要因素进一步推想，进而得到理想化的必然结论。例如高中物理中涉及到的伽利略理想斜面实验、验证机械能守恒定律实验等

总之，教师在教学中合理应用假设法，可以取到化难为易，变复杂为简单的效果，有利于学生理解和接受，从而提高课堂教学效率。