基于轻绳、轻弹簧的力学分析为例高中物理解题模型设计,本文是高中物理类论文范文集和高中物理和力学和轻弹簧方面论文范文集.
高中物理论文参考文献：
李玉兵
（石家庄市第一中学,河北 石家庄 050011）
【摘 要】在“轻绳、轻弹簧的力学分析”物理知识的模型建设时,要按照模型建设的原则来进行,能够在简化理论知识的基础上,构建理想模型.教师在建设模型时,要将物理题中的干扰项排除,找出实际求解条件,设计统一的模型来进行答题,提高物理教学水平.
【关键词】高中物理；模型构建；力学
现代教育不仅是教授学生知识,更将学习内容与生活相连,满足社会对人才的需求,高中物理也是如此,教学知识的实践性增强,就目前高中物理教学现状观察,教学的实践性不断增强,主要表现在物理题解的模型构建上,通过构建模型,将理论化知识应用在具体实践过程中,利用立体化物理模型,降低物理知识难度,将抽象化的知识形象化,在学生脑海中构建知识模型,提高物理学习的效果.高中物理力学知识教学中,构建模型是最常见的解题方法,尤其是在轻绳、轻弹簧的力学分析上,将抽象化的“力”通过模型形象化,将力的相互作用表现出来.
一、高中物理知识模型的构建
高中物理知识模型的构建主要是将抽象的物理知识形象化,降低抽象理论的理解难度.模型构建是受到学生想象力的限制作用,现代教育要求发散学生的思维,使学生能够在模型构建的过程中,不断丰富自身的空间想象力和逻辑思维能力,同时要注意构建模型并不是毫无原则,模型的构建要遵守以下几个原则：
首先,模型的构建要突出主要问题.物理模型构建的主要目的是要实现物理解题,在构建模型时,要注意将最基本的知识简化为模型,能够通过构建的模型经要解决的问题表现出来.在构建模型时,注意区分干扰因素,尽可能构建关键词,减少不必要词语的干扰,尽量简化模型,简化物理问题.
然后,模型的构建是客观存在的.物理知识的严谨性很强,在模型的构件上,应该将模型与知识相关联依附于问题本身,不能使构建的模型脱离实际问题；还有在构建模型时,切忌主观臆测,凭借主观判断进行模型构建,这种做法导致模型无法发挥本身的解构作用,最终造成模型构建不准确.
最后,模型构建遵循科学原则.模型本身的构建过程就是科学实践的过程,在模型的构建上,要注意不违背科学原则,不能够追求降低知识难度,忽视客观理论.
二、轻绳力学分析的模型构建策略
构建“轻绳”模型首先要了解力学的相关知识,对于相关假设进行模型构建和分析,物理力学知识的相关假设有：力量传递介质的自身质量忽略不计的前提下,弹力或拉力方向与轻绳或轻弹簧平行；轻绳不会受自身拉力影响,不会出现弹力的变化,长度变化的情况,一般都是在可控范围内,能够随意改变轻绳的自身的拉力、弹力.
关于轻绳的结点问题,若无结点,那么拉力在同根绳任何位置上恒等；若有结点,则将轻绳看作两条独立的绳,拉力的大小则要看实际数据.
1.轻绳无结点,拉力恒等
模型如图1所示：
轻绳上任取一截面,截面处张力分别记为F1和F2,由模型可知F1等于F2等于F,由此说明轻绳的无结点,任何位置拉力相同.
2.轻绳有结点,拉力不相等
在轻绳上,挂上一个滑轮,滑轮的结为“死结”,一根轻绳变为独立的两根,绳子的拉力一般不相等.
3.物体速度沿轻绳方向,速度分量相等
轻绳的长度不变,两边物体运动速度相等.这一特征经常作为考题出现,具体图示如图3所示:汽车匀速行驶,判断物体A的运动情况.
将这个理论应用在实际解题过程中,图3中,汽车向右的速度为合速度,能够将速度分量,分为沿着绳子方向的v1和垂直于绳子方向的v2,根据三角形的余弦值变化规律,可知绳子与地面夹角的减小,则表示物体A处在快速上升的运动状态,并且随着圆心角的逐渐减小,上升的速度逐渐减慢,具体图示如下：
三、轻弹簧力学分析的模型构建策略
轻弹簧与轻绳不同,轻弹簧在受力的作用下,极易发生变形,一般使用胡克定律,通过轻弹簧的长度来计算弹簧本身的拉力、弹力,弹力大小的具体公式为：F等于kx,弹力公式为：k等于NR4/4nr3.弹簧运动过程中,各点张力相等,模型建设上,主要了解在不同条件下,弹簧张力变化情况.
例如：如图5所示,水平地面上放置一弹簧秤,其秤钩及弹簧是轻质的,外壳的质量为M.若作用在外壳上的力为F1,作用在秤钩上的外力为F2(F1＞F2).则弹簧秤的读数为多
少?
解析：作用于弹簧秤的两个外力不相等,拉力做匀加速运动,隔离外壳及弹簧秤钩,其秤钩及弹簧是轻质的,M等于0,弹簧的手里作用如图6所示：
具体的运动过程如下：
F1－T等于Ma等于0 计算T与F2的关系,计算公式为T－F2等于 ma,由于ma等于0,将0带入式子中可得T等于F2,由此可知弹簧两端的作用力皆为F2,同根弹簧各张力点的作用力相等.
结语
在现代物理解题中应用模型解构,降低物理知识的难度,有效的实现知识的实践化,能够将物理知识与模型实践结合起来,提高物理学习的质量.模型构建的用途之一就是力学的相关知识,通过轻绳、轻杆和轻弹簧的理想化模型的构建,解决力学问题.
【参考文献】
[1]汪守良.轻绳、轻杆、轻弹簧模型浅析[J].试题与研究：教学论坛,2011(19):53-53
[2]曹力峰.力学中常见的三种模型——对“轻杆、轻绳、轻弹簧”理解与应用[J].课程教育研究,2013(26):160-160
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