超失重的深化理解

超失重的深化理解

闵绍勇江西省安义中学330500

力是高中物理中的主干线,也是高中物理中的重点、难点,只有把力学学好才能学好整个高中物理。要把力学学好,对知识的理解是基础,而能够把各知识点联系起来、融会贯通是关键。这不仅需要学生的理解能力,还需要适当训练。而作为教师也需要引导学生如何去思考、如何去整理知识和联系知识。特别是高三教师,更需要对高中物理整体知识体系的把握,才能提高高三总复习的效果。但高中知识点太多,当所有知识点都混乱地塞在学生的脑海中时,学生是不可能灵活应用的。这样就需要教师的疏理,把复杂变为简单,把知识点的量尽量减少,把多个知识点总结为一个知识点,这样学生对知识的理解才会更透彻,应用才能更灵活。下面我就对超失重的复习谈谈知识点的整合:

首先从概念上理解:当物体系具有竖直向上的加速度时,物体对水平支持物的压力(或对竖直悬线的拉力)大于物体所受的重力的情况称为超重现象;当物体系具有竖直向下的加速度时,物体对水平支持物的压力(或对竖直悬线的拉力)小于物体所受的重力的情况称为失重现象。

其次从本质上理解:

超重本质:加速度a竖直向上,即

失重本质:加速度a竖直向下,即

再次从表达式上理解:F=m(g±a)。

由于在高中力学部分不考虑质量的变化问题,所以我们的深化理解应从三方面着手,即力F、重力加速度g和加速度a。

一、对加速度a的深化理解

由于超失重的本质是加速度a的方向竖直向上或竖直向下,所以我们只要能找到对应方向的加速度,物体就可能存在超失重现象。

二、对重力加速度g的深化理解

在刚接触超失重时,学生还没有学到天体运动,所以学生的思维中总会认为超失重的现象只会发生在地球表面,直接代入g=10m/s或g=9.8m/s。如果这样,有时就会发生错误。

例:竖直向上以的加速度匀加速上升的火箭中有一质量为m的物体,求火箭上升到离地面高度等于地球半径时,物体对支持物的压力。

在此,火箭加速上升本质上仍属于超重,但火箭所处位置的重力加速度已不是g,而应为。

由此我们可总结出超重现象并不一定只在地球表面上发生,只要满足了本质条件,加速度a向上就可以在任何地方发生,但一定要注意重力加速度g的值应为物体所处位置的值。

三、对F的深化理解

对于表达式F=m(g+a)中的F,我们按定义来理解应为悬挂物的拉力或支持物的支持力。那它能不能是其他形式的力呢?

例:一质量m=10kg的猴子沿一轻杆向上以加速度a=2m/s2加速向上爬,问杆对猴子的摩擦力是多少?(取g=10m/s2)

解析:对猴子受力分析可得f-mg=maf=m(g+a)=24N,在此不存在支持力也不存在拉力,但仍可用超失重来理解。对于F的方向我们总是默认为竖直向上,当F竖直向下时同样可以利用超失重求解。

例:如图所示,长度l=0.5m的轻杆OA,A端固定一个质量m=2kg的小球,小球以O为圆心在竖直平面内做圆周运动,求小球以v=4m/s的速度通过最高点时小杆对小球的力。

由于我们总是默认为F竖直向上,即以竖直向上为正,当求得结果为负值时则说明F方向竖直向下。

由此可说明,无论外力是什么力、方向如何,只要满足了超失重本质条件,我们都可以用超失重的表达式来解答。

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