巧用物理力學(xué)知識(shí)分析生活實(shí)例

彭婉娟++趙俊

摘 要：本文運(yùn)用中學(xué)物理力學(xué)知識(shí)分析4個(gè)常見生活實(shí)例，采用生活與知識(shí)相結(jié)合的方式，提升中學(xué)生學(xué)習(xí)物理力學(xué)知識(shí)的興趣，有效解決中學(xué)物理教學(xué)過程中出現(xiàn)的力學(xué)知識(shí)點(diǎn)抽象、不易被中學(xué)生掌握的難題。

關(guān)鍵詞：物理 力學(xué) 生活 實(shí)例

在生活中，力是我們熟知的一個(gè)名詞，認(rèn)識(shí)力并掌握力的相關(guān)知識(shí)，是中學(xué)物理力學(xué)知識(shí)教學(xué)目標(biāo)之一。上?？茖W(xué)技術(shù)出版社、廣東教育出版社聯(lián)合出版的《物理》（八年級(jí)下冊(cè)）一書，著重講述力的相互作用、力的三要素、重力、摩擦力等知識(shí)。根據(jù)《初中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》中課程基本理念，我們的物理教學(xué)要貼近學(xué)生生活，激發(fā)并保持學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)的興趣，使學(xué)生在學(xué)習(xí)和探索中掌握物理學(xué)的基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能。為了拓寬學(xué)生的知識(shí)面，闡述4個(gè)生活中力的應(yīng)用實(shí)例，幫助學(xué)生了解力的特點(diǎn)和力的用途，進(jìn)一步鞏固學(xué)習(xí)效果，并激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。

一、人走路時(shí)力的作用

在一條平坦的馬路上，一個(gè)健康的人可以邁開大步向前走，走路并不難，人只要有氣力，抬起腿，邁開步伐，不就能向前走了嗎？而事實(shí)上，問題并不那么簡(jiǎn)單。請(qǐng)同學(xué)試一個(gè)動(dòng)作：挺直身體，背貼著墻站立著。把任意一只腳抬起來，向前邁步，只要身體一直貼著墻壁，這只腳是邁不出去的。如果抬起的腳向前邁出一步，那么，回望一下，身體已經(jīng)離開了墻壁。這說明，身體向前移動(dòng)了。當(dāng)身體向前移動(dòng)時(shí)，一定借助了一種外力。換句話說，正是這種外力推著人前進(jìn)。如果這種外力偏小，走路就會(huì)很困難。例如，在光滑的冰面上，人們通常不敢邁大步，而只能加倍小心地挪動(dòng)雙腳前進(jìn)，所以，推著人前進(jìn)的力正是后腳蹬地的力。

下面運(yùn)用物理知識(shí)中的作用力和反作用力進(jìn)行分析。人用后腳蹬地時(shí)，后腳給了地面一個(gè)力，這個(gè)力的方向向后，同時(shí)，地面也給了人身體一個(gè)力，這個(gè)力的方向向前，正是這個(gè)方向向前的力把人向前推了一下。后腳蹬地面時(shí)，人給地面一個(gè)方向向后的力，這里把它稱為作用力F；同時(shí)，地面給人身體一個(gè)方向向前的力，這是與作用力相對(duì)應(yīng)的反作用力，它表現(xiàn)為摩擦力f。通常，作用力和反作用力是一對(duì)相互作用力，它們大小相等，即F=f，并且方向相反，所以，人在平坦路面上走時(shí)會(huì)覺得很輕松。如果人行走在冰面上，假設(shè)像在平坦路面上走路那樣用力向后蹬地，而由于冰面很光滑，人受到冰面給的摩擦力比蹬地的力小很多。這兩個(gè)力不平衡，人就會(huì)摔跤。

二、自行車身上的力學(xué)知識(shí)

自行車是生活中常用的交通工具，在它的“身上”運(yùn)用了許多力學(xué)知識(shí)。

測(cè)量長度的應(yīng)用。在測(cè)量彎曲道路的長度時(shí)，可采用滾輪法進(jìn)行測(cè)量。比如，一輛普通自行車的車輪半徑r約為0.35米，車輪沿路面滾動(dòng)一圈，歷經(jīng)長度為半徑r乘以兩倍的圓周率，即約為2.20米，然后，讓自行車在道路上持續(xù)滾動(dòng)，記錄車輪滾過的圈數(shù)n，則彎曲道路的長度為n乘以2.20米。目前廣為使用的自行車?yán)锍逃?jì)就采用了這種方法計(jì)算自行車行駛路程。

減小摩擦與增大摩擦的應(yīng)用。為了減小摩擦阻力，自行車的很多部件（如前軸、后軸等）都采用滾動(dòng)代替滑動(dòng)的方式。如果將潤滑劑加至這些部件，可以進(jìn)一步減小摩擦阻力，使人們?cè)隍T自行車時(shí)覺得很輕便。為了增大摩擦，自行車外表很多部位刻有凹凸不平的花紋，如自行車的輪胎、自行車塑料把手套和閘把套等。此外，將滑動(dòng)摩擦代替滾動(dòng)摩擦，也是增大摩擦的一種方法。如在剎車時(shí)，手用力握緊車閘把，增大剎車皮對(duì)鋼圈的壓力，制止車輪滾動(dòng)，車輪不再滾動(dòng)，而在地面上滑動(dòng)，摩擦力大大增加了，故自行車可以很快停下來。

慣性定律的運(yùn)用。飛速行駛的自行車，在遇到突發(fā)情況時(shí)，如果只剎住前輪，后輪會(huì)跳起來，這是什么原因？前輪因突然受到阻力而停止運(yùn)動(dòng)。因?yàn)楹筝喓蛙嚿系娜藳]有受到阻力，根據(jù)慣性定律，物體在沒有受到外力作用的時(shí)候，總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，所以，后輪和人要繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)。因此，后輪會(huì)跳起來，并繼續(xù)向前移動(dòng)一段距離。

由此，學(xué)生應(yīng)切記：在自行車快速行駛時(shí)，切忌單獨(dú)使用前閘剎車，不然容易導(dǎo)致翻車！

三、水槽下水管彎曲的“秘密”

水槽下方大多都是彎曲形的下水管，再接入排水道，看似浪費(fèi)材料，實(shí)際上這樣做的目的是為了更好地排放污水，給我們一個(gè)清潔的環(huán)境，其中利用了物理學(xué)中的連通器原理，即連通器內(nèi)裝入同種液體，當(dāng)液體靜止時(shí)，容器中的液面總保持相平。

彎曲形狀的下水管就是一個(gè)簡(jiǎn)單的連通器。當(dāng)水管A處沒有水流入時(shí)，連通器A、B兩處的液面在同一水平面，A管底部壓強(qiáng)P2等于B管底部壓強(qiáng)P1，下水管A、B兩處之間U形管內(nèi)液體不流動(dòng)，這就避免排水道里污水的異味滲出；當(dāng)水流入A處時(shí)，A處液面會(huì)高于B處液面，A管底部壓強(qiáng)大于B管底部壓強(qiáng)，即P2>P1，在液體內(nèi)出現(xiàn)的這個(gè)壓強(qiáng)差使水流動(dòng)，臟水排走。

四、吊扇的受力分析

吊扇是一種生活中常見的電器，它通常是固定安裝在天花板上，所以稱為吊扇。吊扇可以調(diào)節(jié)房內(nèi)的空氣流動(dòng)，夏季使用能產(chǎn)生很好的消暑效果。當(dāng)?shù)跎褥o止時(shí)，吊扇受到豎桿（用來懸掛吊扇）對(duì)吊扇的拉力F和吊扇自身的重力G。根據(jù)物體平衡狀態(tài)特點(diǎn)，有F=G。那么，當(dāng)?shù)跎裙ぷ髌饋硪院蟮跎鹊呢Q桿是否因受力增大而使吊扇掉下來，這個(gè)問題學(xué)生往往容易產(chǎn)生疑惑。通過對(duì)吊扇進(jìn)行受力分析，可以解決這一問題，得到的答案是否定的，具體情況可作如下分析。

當(dāng)?shù)跎绒D(zhuǎn)動(dòng)起來，扇葉向下推動(dòng)空氣，這個(gè)推力為F空，根據(jù)“物體間力的作用是相互的”可知：同一時(shí)刻，空氣也對(duì)扇葉施加了一個(gè)向上的力F'空。經(jīng)過受力分析可知，吊扇受到3個(gè)在豎直方向上的力，即：重力G（方向?yàn)樨Q直向下）、豎桿施加的拉力F'（方向?yàn)樨Q直向上）和空氣施加的力F'空（方向?yàn)樨Q直向上）。當(dāng)?shù)跎绕椒€(wěn)旋轉(zhuǎn)時(shí)，在豎直方向上有F'+F'空=G，則吊扇處于平衡狀態(tài)。通過對(duì)吊扇前后平衡狀態(tài)的對(duì)比分析，可以知道：吊扇旋轉(zhuǎn)時(shí)受到豎桿的拉力F'比靜止的時(shí)候受到的拉力F小。因此，當(dāng)?shù)跎绒D(zhuǎn)動(dòng)起來以后，我們根本不必?fù)?dān)心它是否會(huì)掉下來。

物理源于生活，教學(xué)應(yīng)貼近于生活、聯(lián)系于生活、應(yīng)用于生活、升華于生活。世事洞明皆學(xué)問，生活中蘊(yùn)含著豐富的物理知識(shí)，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在日常生活中深入觀察、勤于思考、勇于探究。讓學(xué)生結(jié)合自己所學(xué)，學(xué)以致用。既幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣，又能獲得物理知識(shí)的內(nèi)涵，體驗(yàn)成功的喜悅，激發(fā)進(jìn)一步深入學(xué)習(xí)、探究未知知識(shí)領(lǐng)域的興趣，感受物理學(xué)科獨(dú)特魅力的一面。

參考文獻(xiàn)

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[2]華東地區(qū)初中物理教材編寫組.《物理》（八年級(jí)下冊(cè)）[M].上海/廣州：上海科學(xué)技術(shù)出版社/廣東教育出版社，2013.

[3]華東地區(qū)初中物理教材編寫組.《物理》（八年級(jí)上冊(cè)）[M].上海/廣州：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社/廣東教育出版社，2013.

[4]戴樹鴻.用電子表作自行車?yán)锍逃?jì)[J].家庭電子，1994，12：9.（作者單位：江西省體育運(yùn)動(dòng)學(xué)校）

□責(zé)任編輯：潘中原