探究物理研究方法 辨析力与运动关系

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　　力和运动的基础知识在现实生活、社会经济和科技中有着广泛的应用。机械运动、力的种类及力与运动的关系联系非常密切，要正确分析力与运动的关系，必须掌握科学的物理研究方法和正确的解题思路。下面，笔者和同学们谈谈在中考试题中常见的物理研究方法，供同学们在学习中借鉴。
        　　一、概念辨析法
        　　例1　茶杯静止在水平桌面上，以下属于一对平衡力的是(　　)
        　　A.茶杯受到的重力与茶杯对桌面的压力
        　　B.茶杯受到的重力与桌面对茶杯的支持力
        　　C.茶杯对桌面的压力与桌面对茶杯的支持力
        　　D.茶杯受到的重力与桌子受到的重力
        　　解析　选项A中茶杯受到的重力与茶杯对桌面的压力分别作用在茶杯和桌面上，不是同一物体受到的力，不是平衡力;选项C中的两个力是相互作用的力，也不是平衡力;选项D中是两个物体受到的重力，不是平衡力;只有选项B中茶杯的重力和桌面对茶杯的支持力符合平衡力的条件，是平衡力。
        　　答案　B
        　　点评　同学们必须清楚平衡力和相互作用力的概念及区别，判断两个力是不是平衡力，一般方法是：先判断题中给出的两个力是否作用在同一物体上，然后再根据二力平衡的条件或根据物体所处的状态判定这两个力是否平衡。
        　　二、理想实验法
        　　例2　如图所示是伽利略著名的斜面理想实验，实验设想的步骤有：
        　　
       

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        　　①减小第二个斜面的倾角，小球在该斜面上仍然要达到原来的高度。
        　　②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。
        　　③继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动。
        　　④如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。
        　　(1)请将上述步骤按照正确的顺序排列______________(只要填写序号)。
        　　(2)在上述设想步骤中，有的属于可靠事实，有的则是理想化的推论。下面关于这些事实和推论的分类正确的是(　　)
        　　A.①是事实，②③④是推论
        　　B.②是事实，①③④是推论
        　　C.③是事实，①②④是推论
        　　D.④是事实，①②③是推论
        　　解析　斜面实验是让小车从同一斜面的同一高度滚下，使其刚滚到水平面上时具有相同的初速度，然后在阻力不同的水平面上滚动，通过比较在所受到阻力不同的情况下滚动的远近，推理出“如果物体不受阻力，物体将永远运动下去”的结论。
        　　答案　(1)②④①③　　(2)B
        　　点评　虽然理想实验的实验条件无法实现，但它的结论是建立在大量经验与科学推理的基础之上的，因而这个实验的结论是正确的，这和牛顿第一定律的得出具有相同的道理。
        　　三、图象分析法
        　　例3　如图甲所示，物体A始终只受同一直线上的两个力F1、F2的作用，Fl、F2的大小随时间的变化如图乙所示，则下列分析正确的是( )
        　　
       

1PH61F4-1.jpg

         
        　　A.在t1时间内，物体所受的合力先变大后变小，合力的方向始终与F2相同
        　　B.在t1时间内，物体所受的合力先变小后变大，合力的方向始终与F2相同
        　　C.在t1时间内，物体所受的合力先变大后变小，合力的方向始终与F2相反
        　　D.在t1时间内，物体所受的合力先变小后变大，合力的方向始终与F2相反
        　　解析　该题是通过图象来分析物体受到的力变化情况。我们分析图象可知，在t1时间内，F1始终不变，大小一直为F0;F2是先变小，然后变大，但总有F2≤F0，则有F1≥F2。而F1、F2两个力在同一直线上，方向相反，根据合力的概念可知，合力等于二力之差，方向和较大的力方向相同，即F合=F1-F2，方向与F1的方向相同，与F2的方向相反。
        　　答案　C
        　　点评　新课程标准强调，同学们应该能利用不同的渠道收集信息。本题中，一些重要的数据变化都是通过分析图象得到的，考查了同学们是否具有从简单的数学图象中获取信息，再与物理知识相结合处理信息的能力。
        　　四、控制变量法
        　　例4　在探究影响摩擦力大小因素的实验中，记录的结果如下表所示。\
         

次数	接触面	压力（N）	摩擦力（N）
1	木块和木板	2	0．4
2	木块和木板	4	0．8
3	木块和棉布	2	0．6
4	木块和毛巾	4	1．2

        　　(1)在这个实验中，使用的是控制变量法，在第1、2次实验中变量是____________，控制的变量是____________。得到的是：接触面不变时，压力越大，摩擦力越大。
        　　(2)在研究接触面对摩擦力大小的影响时，可采用第________次的实验结果，得到的结论是__________________________________________。
        　　解析　分析表中1、2次实验数据可知，摩擦力的大小与压力的大小有关，接触面都是木块和木板，控制的变量是接触面的粗糙程度，在接触面粗糙程度不变的条件下，压力越大，摩擦力越大。分析表中1、3(或2、4)次实验数据可知，摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，压力相同时，接触面越粗糙，摩擦力越大。
        　　答案　(1)压力的大小　接触面的粗糙程度。
        　　(2)1、3(或2、4)　压力相同时，接触面越粗糙，摩擦力越大。
        　　点评　本实验中，我们用到一种探究问题的方法──控制变量法，这是物理研究中常用的方法，也是中考考查的重点方法之一。
        　　探究物理研究方法　辨析力与运动关系
        　　河南省济源市梨林镇一中　段利宁
        　　力和运动的基础知识在现实生活、社会经济和科技中有着广泛的应用。机械运动、力的种类及力与运动的关系联系非常密切，要正确分析力与运动的关系，必须掌握科学的物理研究方法和正确的解题思路。下面，笔者和同学们谈谈在中考试题中常见的物理研究方法，供同学们在学习中借鉴。
        　　一、概念辨析法
        　　例1　茶杯静止在水平桌面上，以下属于一对平衡力的是(　　)
        　　A.茶杯受到的重力与茶杯对桌面的压力
        　　B.茶杯受到的重力与桌面对茶杯的支持力
        　　C.茶杯对桌面的压力与桌面对茶杯的支持力
        　　D.茶杯受到的重力与桌子受到的重力
        　　解析　选项A中茶杯受到的重力与茶杯对桌面的压力分别作用在茶杯和桌面上，不是同一物体受到的力，不是平衡力;选项C中的两个力是相互作用的力，也不是平衡力;选项D中是两个物体受到的重力，不是平衡力;只有选项B中茶杯的重力和桌面对茶杯的支持力符合平衡力的条件，是平衡力。
        　　答案　B
        　　点评　同学们必须清楚平衡力和相互作用力的概念及区别，判断两个力是不是平衡力，一般方法是：先判断题中给出的两个力是否作用在同一物体上，然后再根据二力平衡的条件或根据物体所处的状态判定这两个力是否平衡。
        　　二、理想实验法
        　　例2　如图所示是伽利略著名的斜面理想实验，实验设想的步骤有：
        　　
       

         
        　　①减小第二个斜面的倾角，小球在该斜面上仍然要达到原来的高度。
        　　②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面。
        　　③继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球将沿水平面做持续的匀速运动。
        　　④如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。
        　　(1)请将上述步骤按照正确的顺序排列______________(只要填写序号)。
        　　(2)在上述设想步骤中，有的属于可靠事实，有的则是理想化的推论。下面关于这些事实和推论的分类正确的是(　　)
        　　A.①是事实，②③④是推论
        　　B.②是事实，①③④是推论
        　　C.③是事实，①②④是推论
        　　D.④是事实，①②③是推论
        　　解析　斜面实验是让小车从同一斜面的同一高度滚下，使其刚滚到水平面上时具有相同的初速度，然后在阻力不同的水平面上滚动，通过比较在所受到阻力不同的情况下滚动的远近，推理出“如果物体不受阻力，物体将永远运动下去”的结论。
        　　答案　(1)②④①③　　(2)B
        　　点评　虽然理想实验的实验条件无法实现，但它的结论是建立在大量经验与科学推理的基础之上的，因而这个实验的结论是正确的，这和牛顿第一定律的得出具有相同的道理。
        　　三、图象分析法
        　　例3　如图甲所示，物体A始终只受同一直线上的两个力F1、F2的作用，Fl、F2的大小随时间的变化如图乙所示，则下列分析正确的是( )
        　　
       

         
        　　A.在t1时间内，物体所受的合力先变大后变小，合力的方向始终与F2相同
        　　B.在t1时间内，物体所受的合力先变小后变大，合力的方向始终与F2相同
        　　C.在t1时间内，物体所受的合力先变大后变小，合力的方向始终与F2相反
        　　D.在t1时间内，物体所受的合力先变小后变大，合力的方向始终与F2相反
        　　解析　该题是通过图象来分析物体受到的力变化情况。我们分析图象可知，在t1时间内，F1始终不变，大小一直为F0;F2是先变小，然后变大，但总有F2≤F0，则有F1≥F2。而F1、F2两个力在同一直线上，方向相反，根据合力的概念可知，合力等于二力之差，方向和较大的力方向相同，即F合=F1-F2，方向与F1的方向相同，与F2的方向相反。
        　　答案　C
        　　点评　新课程标准强调，同学们应该能利用不同的渠道收集信息。本题中，一些重要的数据变化都是通过分析图象得到的，考查了同学们是否具有从简单的数学图象中获取信息，再与物理知识相结合处理信息的能力。
        　　四、控制变量法
        　　例4　在探究影响摩擦力大小因素的实验中，记录的结果如下表所示。
         

次数	接触面	压力（N）	摩擦力（N）
1	木块和木板	2	0．4
2	木块和木板	4	0．8
3	木块和棉布	2	0．6
4	木块和毛巾	4	1．2

        　　(1)在这个实验中，使用的是控制变量法，在第1、2次实验中变量是____________，控制的变量是____________。得到的是：接触面不变时，压力越大，摩擦力越大。
        　　(2)在研究接触面对摩擦力大小的影响时，可采用第________次的实验结果，得到的结论是__________________________________________。
        　　解析　分析表中1、2次实验数据可知，摩擦力的大小与压力的大小有关，接触面都是木块和木板，控制的变量是接触面的粗糙程度，在接触面粗糙程度不变的条件下，压力越大，摩擦力越大。分析表中1、3(或2、4)次实验数据可知，摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，压力相同时，接触面越粗糙，摩擦力越大。
        　　答案　(1)压力的大小　接触面的粗糙程度。
        　　(2)1、3(或2、4)　压力相同时，接触面越粗糙，摩擦力越大。
        　　点评　本实验中，我们用到一种探究问题的方法──控制变量法，这是物理研究中常用的方法，也是中考考查的重点方法之一。