對(duì)高中物理力的分解與力的作用效果的新認(rèn)識(shí)

朱成康

摘 要：力的分解是在學(xué)生學(xué)習(xí)了力的基礎(chǔ)知識(shí)及力的合成之后而編排的。學(xué)生通過前面知識(shí)的學(xué)習(xí)，已掌握了合力與分力的等效替代的方法，并通過力的圖示法認(rèn)識(shí)了力的平行四邊形定則。本文通過進(jìn)一步對(duì)高中物理力的分解與力的作用效果進(jìn)行分析和研究，來解決教學(xué)中的困惑。

關(guān)鍵詞：力的分解；思維方式；力的作用效果

中圖分類號(hào)：G633.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

“力的分解”是高中力學(xué)最基本的一種矢量運(yùn)算，由于力的分解這一概念較為抽象，教材中要求學(xué)生按照力的實(shí)際作用效果分解一個(gè)力。這種概念思維能力較強(qiáng)，學(xué)生不好尋找力的實(shí)際效果，對(duì)此概念難以掌握。對(duì)于教學(xué)中老師與學(xué)生產(chǎn)生的疑惑和不解，筆者進(jìn)行了深刻的、系統(tǒng)的分析。

1.教材與教學(xué)中的困惑

關(guān)于力的分解，眾多教師認(rèn)為，進(jìn)行力的分解時(shí)，必須要注重對(duì)力的實(shí)際作用效果進(jìn)行分解。然而實(shí)踐證明，學(xué)生根本無法通過力的作用效果來證實(shí)這一分解依據(jù)。力的作用效果是力可以使物體的形狀發(fā)生改變（簡(jiǎn)稱形變），也可以使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變。通常發(fā)生形變是指擠壓或拉伸的效果；發(fā)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變是因?yàn)楫a(chǎn)生了加速度的效果。為了解決這一難題，人們?cè)陂L(zhǎng)期的教學(xué)中都專注于開發(fā)各種實(shí)驗(yàn)來證明力的實(shí)際作用效果。以下實(shí)驗(yàn)是表示力的作用效果的典型實(shí)驗(yàn)（如圖）。

對(duì)于典型的力的斜面分解和力在水平面上的分解兩種分解產(chǎn)生的問題，到底哪種分解方法較為合理，讓學(xué)者做出評(píng)價(jià)。對(duì)此，教材中的“分析”認(rèn)為，“從力的分解所遵循的平行四邊形法則來看，這兩種分解方法都可以。但考慮到斜面上物體重力的作用效果時(shí)，第二種實(shí)驗(yàn)更為合理?！边M(jìn)一步，教材結(jié)合“生活經(jīng)驗(yàn)”進(jìn)行了解釋與定量分解。然而筆者認(rèn)為，這一理解是有問題的。在分解某個(gè)力時(shí)，常采用按作用效果分解力和正交法分解力，到底應(yīng)按哪一種方式分解呢？不同的老師有不同的看法。有的老師認(rèn)為按作用效果分解沒有用處，因此一律按正交法分解就行；也有的老師強(qiáng)調(diào)應(yīng)按作用效果分解；筆者認(rèn)為，這兩種做法都不可取，都是片面的，因?yàn)槊糠N分解方法都有各自的特點(diǎn)，不能片面地否定對(duì)方的觀點(diǎn)，應(yīng)區(qū)別對(duì)待。

2.對(duì)力的作用效果的再認(rèn)識(shí)

力的分解是等效思想的具體應(yīng)用，等效思想是物理學(xué)重要的思想方法之一，學(xué)習(xí)力的合成時(shí)學(xué)生對(duì)此已有所了解，學(xué)習(xí)這類知識(shí)是為牛頓定律乃至整個(gè)高中物理的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。但是傳統(tǒng)教學(xué)著重強(qiáng)調(diào) “力的作用效果”的演示，而忽略了“力作用的現(xiàn)象”，實(shí)際上“力的作用效果”就是對(duì)“力作用現(xiàn)象”這一物理概念的具體描述。

實(shí)驗(yàn)家的物理實(shí)驗(yàn)不能全面地把理論提高到最抽象的領(lǐng)域中去，需要盡可能地從假說或者公理出發(fā)，多通過邏輯的演繹，概括盡可能多的經(jīng)驗(yàn)事實(shí)。通過從直接經(jīng)驗(yàn)到一般原理是直覺道路這一邏輯，可以看出力作用的現(xiàn)象與其他二者的思維聯(lián)系在本質(zhì)上都是直覺的，是邏輯性的。而人們著重于力的作用效果，則認(rèn)為其思維聯(lián)系是從直接經(jīng)驗(yàn)到一般原理，是直覺道路，是非邏輯性的。從而在教學(xué)中容易混淆它們之間的關(guān)系，使學(xué)生也不能具體形象地了解物理知識(shí)反映出來的物理意義，得到的是片面的，甚至是不正確的物理知識(shí)。

3.對(duì)力的分解依據(jù)的再認(rèn)識(shí)

由此可見，力的分解依據(jù)并不是單單指力的作用效果，對(duì)于力的分解依據(jù)，有老師研究出這樣的結(jié)論：力的分解依據(jù)是按照實(shí)際情況來下定義的，研究問題的需要不同，其依據(jù)就不同。力的分解目的主要是為了解析物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)情況，結(jié)合牛頓定律，描述和推測(cè)物體運(yùn)動(dòng)變化。要求分解者從創(chuàng)造性思維看，只有把非邏輯的、非理智的、非必然的與邏輯的、理性的、必然的心理能力交織為一體，才能使物理問題更加清晰化。

經(jīng)過以上分析，我們可以得出以下結(jié)論：只有正確的科學(xué)方法才是人們認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的最佳途徑與方式。需要學(xué)生在解決問題的過程中，一方面要對(duì)客觀現(xiàn)象進(jìn)行詳細(xì)的觀察與分析，另一方面要提高思維水平，二者相得益彰，才能提高物理學(xué)修養(yǎng)。

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