关于轻杆的几个迷思概念的破除

文摘 2024-09-24 21:42 江苏

最近的教学中遇到几个关于轻杆的案例有学生课后追问，是关于轻杆认识的迷思概念作祟。

1.杆中的弹力是可以向任何方向的。

在对轻杆模型中的“定杆”和“动杆”分析过程中，把杆与绳做了对比：绳中张力沿着绳子切线方向，杆中弹力可能沿着任何方向。本来是为了“定杆”分析做准备的。这里的“杆中弹力”是指因形变而产生的应力。实际上，不同情境下同意根轻杆中不同位置的应力大小和方向可能是变化的。而我们所说的杆中“弹力”的方向其实比较模糊，是实际受力中杆对其他物体的力，这个力实际上不仅仅是弹力，可能也包括摩擦力。

如图，F_N为杆对物块的弹力，垂直于接触面，f为杆对物块的摩擦力沿接触面。有一个学生问“为什么不可以是杆对物块的弹力为F=mg与重力平衡，没有摩擦力？”这个学生是爱思考且成绩靠前的孩子。

破除方法：

①让学生知道杆中弹力产生的机制；

②让学生知晓杆中弹力产生的“细节”，知道不同部位的弹力可能不同。

③具体案例中详细分析：

在物块与杆面接触处，杆的“形变”微量是垂直于面的，故杆对物体的支承力是垂直于杆的，以杆中被接触那部分物质单元为研究对象，其受到杆其他部位对其应力与物块对其压力及摩擦力平衡。此处“弹力”可以认为是“竖直向上的”。

所以在讨论杆作为施力物体对其他物体的作用力时，弹力垂直于接触面并无不妥之处。

2.支持力不做功。

在力做功的教学中，由于常见的模型为“固定轨道”支持力不做功，让学生在理解过程中异化为“支持力不做功”，甚至“杆不做功”，从而出现迷思概念。

功的定义是：

在固定轨道问题中，轨道对物体的支持力垂直于轨道在该处的切面，而运动方向沿切面方向，所以即处处成立。然而，在轨道面可动的问题中，运动方向不再沿着切面方向，故而即支持力是可以做功的。

破除方法：

出具动轨道面具体案例分析：

能量守恒、动量守恒、动能定理相结合。

水平方向系统动量守恒：

机械能守恒：

对M动能定理：，此即小球对轨道压力对轨道做的功，同时轨道对小球做负功。

3.轻杆中的力处处大小相等。

我们经常遇到轻绳或轻杆中力处处相等的情况。然而，这种结论是对轻杆或轻绳运用牛顿第二定律分析得到的，是有具体情境的。在分析其他问题中常常作为结论直接使用而遗漏了牛顿定律分析。这在某些情境中出现了问题。

在杆竖直时，OA、AB中弹力各多大？

对B：

得

对A：

得

学生质疑：①同一根杆上的力不同吗？

②AB部分的杆对小球A有拉力作用吗？

迷思概念破除方法：

对被A球“包裹”的那部分杆分析：

对A球分析：

得到结果

与将下方的杆“系在A球上”的“效果”相同。

爱之道心路远

针对中小学生遇到的科普知识、学习方法、心理倾诉以及历史人文、诗文鉴赏等方面进行整理、原创一些具有启迪意义的文章小品等。讨论在孩子教育、学习等方面存在的问题以及征集善意的建议。

最新文章

深究物理概念的本源不做无谓白马之辩——浅谈交流电有效值

深究细节，助力思维严密性培养——关于电容式位移传感器的思考

洛伦兹力与直流电动机的工作原理（洛伦兹力复习课）

“欲穷千里白”——育儿小趣中的教育反思

2024——2025学年上学期期中考试班级学情调查分析

“鸡贼”的物理教材细微处的变化释放出什么信号

关于电容器中场强的深度分析

相互奔赴，高效学习——关于学生作业反馈的思考

大巧若拙——“带电粒子在交变电场中运动”集备教研有感

从细致走向优秀——第一次周练学生考情反思

关于轻质模型和“不可伸长”绳子的几点思考

深度学习视域下习题选用思考

以题为专题，强化知识体系——听董老师课所思

关于轻杆的几个迷思概念的破除

浅谈完备性思维与跳脱性思维

雏鹰展羽待时动恰有暖风迎面来 ——江苏省泗阳中学教育集团2024年秋季学期新教师入职培训

像物理学家一样思考——高中物理预习刍议

分类

时事

民生

政务

教育

文化

科技

财富

体娱

健康

情感

旅行

百科

职场

楼市

企业

乐活

学术

汽车

时尚

创业

美食

幽默

美体

文摘

原创标签

时事社会财经军事教育体育科技汽车科学房产搞笑综艺明星音乐动漫游戏时尚健康旅游美食生活摄影宠物职场育儿情感小说曲艺文化历史三农文学娱乐电影视频图片新闻宗教电视剧纪录片广告创意壁纸头像心灵鸡汤星座命理教育培训艺术文化金融财经健康医疗美妆时尚餐饮美食母婴育儿社会新闻工业农业时事政治星座占卜幽默笑话独立短篇连载作品文化历史科技互联网

发布位置

广东北京山东江苏河南浙江山西福建河北上海四川陕西湖南安徽湖北内蒙古江西云南广西甘肃辽宁黑龙江贵州新疆重庆吉林天津海南青海宁夏西藏香港澳门台湾美国加拿大澳大利亚日本新加坡英国西班牙新西兰韩国泰国法国德国意大利缅甸菲律宾马来西亚越南荷兰柬埔寨俄罗斯巴西智利卢森堡芬兰瑞典比利时瑞士土耳其斐济挪威朝鲜尼日利亚阿根廷匈牙利爱尔兰印度老挝葡萄牙乌克兰印度尼西亚哈萨克斯坦塔吉克斯坦希腊南非蒙古奥地利肯尼亚加纳丹麦津巴布韦埃及坦桑尼亚捷克阿联酋安哥拉