中专物理力学中几个重点物理概念解析

石伟

【摘 要】在物理教学过程中，物理概念在其中具有重要的作用，在明确概念的基础上，学生才可以更好的学习和应用物理知识。所以在中专物理教学中必须重视物理概念的讲解，尤其是对重点物理概念的解析。

【关键词】中专物理;力学;重点物理概念;解析

物理概念指的是客观事物本质属性和共同特征在人脑中的体现，属于抽象化的物理事情[1]。学生获得物理概念是学生掌握和应用物理知识的重要前提，也可以帮助学生提升自己的解题技巧，拓展思维能力。在此我们针对中专物理力学中几个重点物理概念进行深度的解析。

一、“合外力”和“外力之和”

在中专物理教材中，对动量守恒定律可以在系统没有受到外力或系统受到的外力之和是零的情况下适用。此时所指的“外力之和”指的是分别将系统所承受的各个外力平移到一个点，对这些力的矢量和进行计算。“合外力”指的是在某一个物体上作用的各个外力的矢量和[2]。由此可见，无论是“外力之和”还是“合外力”，二者都是通过平行四边形定律进行计算的结果，不过这两个概念具体所指的含义存在一定的不同。这一差异主要体现在：其中“合外力”所说的“外力”同时作用于一个物体，而“外力之和”中所说的“外力”表示的作用于某一系统各个物体的。基于此我们认为：“合外力”属于和独立个体相关的概念，但是“外力之和”则表示的是和系统相对应的一个概念。

二、“机械能守恒”和“机械能不变”

“机械能守恒”与“机械能不变”这两个概念，从字面上分析，二者似乎是相同的，但是从本质上这两者存在着较大的差别。前者主要指的是系统内只存在势能以及动能（含有弹性和重力势能）的互相转换，也就是说，如果动能增加或者减少，相应的势能也就会减少或者增加，二者相应的增加量和减少量很相似。系统内外界没有获得相应的机械能或者各项形式互相转换。而后者属于系统和外界机械能或者形式能的转化，其他形式能所转化为系统机械能的数量等于系统机械能转化为形式能的数量。这些情形也叫做“收支平衡”。比如，在一水平的公路上，一辆汽车在匀速前进，在行进的过程中，汽车重力势能、动能保持稳定不变，由此汽车的自身的机械能也保持不变。汽车消耗汽油产生化学能从而克服阻力做功最后转为汽车内能。此时指的是“机械能守恒”并非“机械能不变”。假如汽车匀速行驶在光滑平面上，势能与动能全部保持不变，称之为“机械能守恒”。

三、“合外力冲量”和“外力总冲量”

对于冲量，物理教材的定义为“力与力作用时间乘积叫做力的冲量”[3]。根据这一定义可以得出“合外力冲量”为合外力乘以其作用的时间（F×t）。按照平行四边形定律，可得“合外力冲量”同各个分力冲量矢量和相等。“外合力总冲量”主要指的是某一物体所受到的所有外力冲量相应的矢量和。而二者涉及的含义相同与否？由于冲量严格的数学定义表示的是过程矢量，主要是指作用力对时间所形成的累积效果，物体受到一定的外力冲量之后，其动量会出现一定的变化。动量定理表示的是物体动量变化和物体受到的外力冲量之间的冲量关系相应的物理规律。在教材中对动量定理的推导是根据t时间内物体所受到的恒定合外力实施推导。但是结论中仅仅涉及了“合外力冲量”，并无谈到“外力总冲量”。但是其实二者含义是一样的。在实际的教学过程中，学生常常很难理解这两个概念。对此在课程讲授之后，可以给学生布置相应的题目：一个物体质量为m，该物体以速度V0匀速直线运动，进而逐渐开始受到一个大小、方向相同的作用力F，作用力F恒定不变，t时间之后，该力突然反向发力，但是这一力的大小保持不变。求：①在作用力F反向时，物体的速度v。②作用力F反向之后，经过一段时间t′（t′

经过分析，学生可以将时间t以及时间t′内，物体所受到的力画出来，通过动量定理列出方程，进而求出速度v和速度v′。但是如果不首先求出时间t时对应的速度v，而是直接通过动量定理去求时间t+t′所对应的速度，那么学生一般都很难解答出来。这主要是因为无法确定t+t′时间内，这一物体受到的“合外力冲量”。由此可见，学生往往只了解在时间t和t′内，一个物体承受的“合外力冲量”是通过外力合力和时间相乘可以得出，分别为Ft与Ft′，前后方向相反。而t+t′时间段内，合外力不同，所以无法确定“合外力冲量”。但是结合冲量定义以及动量定理，我们可以知道在该时间段内的“合外力冲量”就是时间t和时间t′两段时间内“合外力冲量”对应的矢量和。虽然中专时期学生不能结合冲量以及动量定理解决相关问题，不过老师有必要向学生指出在含义上，“合外力冲量”同“外力总冲量”二者是相同的。

四、“合外力功”和“外力总功”

假如按照教材有关功的定义，针对以上题目，假设物体在时间t以及时间t′内所移动的位移为s和s′。学生可以明确时间t以及时间t′内对应的“合外力功”以及“外力总功”，同时确定时间t和t′内相应的“合外力功”以及“外力总功”Fs和-Fs′。但是时间t+t′内，物体的所受到的“合外力功”却很难计算获得。此时，教师可以向学生解释：“合外力功”以及“外力总功”这两个概念的含义是一样的，由此问题就可以解决了。由此可知，学生在教学过程中所出现的疑惑，很多是因为中专教材很多物理概念没有大学教材阐述的更加严谨，这种情况很难避免。毕竟中专阶段的学生所具备的知识有限，中专阶段的教材无法做到绝对的严谨。对此，教师可以在学生能力范围内，利用一些实例对概念和定义进行相应的补充，由此可以使学生更加精确的掌握和理解相关物理概念。

五、结束语

综上，我们了解在物理教学过程中，物理概念具有非常重要的意义，有利于学生掌握和运用各项物理知识，但是由于学生自身基础知识以及中专阶段教材的局限，学生在对于一些物理概念的理解方面存在一定的疑惑，对此我们针对物理力学方面涉及到的几个重要概念进行重点的阐述，希望学生可以更加明确的理解和区分相关概念，从而更加清晰的处理物理难题。

参考文献：

[1]石昌民. 谈职业中专物理教学[J]. 农业科技与信息，2010，06：51-52.

[2]王远松. 中专力学中几个物理概念的浅析[J]. 中国商界（上半月），2010，09：266.

[3]王萍. 中专物理概念教学应注意的几个问题[J]. 广西高教研究，2001，01：63-65+57.