中学物理课本中的问题探析论文

时间:2018-09-19 物理毕业论文 我要投稿

  摘要:两个物体在发生力的相互作用时, 其实质是两个物体各自的动量发生了合成。两个物体各自有一定的速度和质量, 速度与质量的乘积就是物体的动量, 两个物体接触时其动量就会发生合成。在合成过程中, 大动量的物体会对小动量的物体的运动发挥更大的影响力, 小动量的物体难以给大动量的物体的运动带来同等的影响力, 因此“力的作用是相互的”这种说法不对。人走路时, 人体的前进是人体肌肉发力和地球对人体的作用力相结合的结果, 人不是靠与地面之间的摩擦力向前的。

中学物理

  本文认为初中物理学中的如下四个说法是有问题的。

  一、人走路时, 是靠地面给人体的向前的摩擦力前进的

  可以设想:人一只脚站立不动, 另一只脚抬起、向前、落地, 这个过程中运动的脚不需要与地面接触, 但抬起再落下的脚已经向前了。这说明不需要地面的摩擦力人体就能向前。

  此后人体的重心由后脚转移到前脚, 后脚再重复前脚此前的动作 (抬起、向前、落地) , 人体就可以向前走了。

  在上述过程中, 使人体向前的并不是地面给人体的向前的摩擦力, 而是人体的肌肉发的力。所以, 人走路主要是靠自身肌肉的力量, 但绝不是靠地面的摩擦力。

  对上述看法, 有人会质疑说:如果人在绝对光滑的平面上就难以走路, 可见摩擦力在人走路中发挥了作用。对此, 本文的回应是:第一, 摩擦力在人走路过程中发挥的主要作用是让落地的那只脚不能滑动, 如果滑动那么人体就会摔倒, 因此不能走路。第二, 人的脚与地面的摩擦会阻止脚向后滑, 但摩擦力不会促使人体向前进。第三, 举例来说, 人在赛跑时为了跑得快往往不会全脚掌着地。如果人是靠地面的摩擦力向前的, 那么人与地面之间的摩擦面积越大, 向前的力会越大, 因此人应该全脚掌着地才跑得快, 但事实并非如此, 人在跑步时往往只有前脚掌着地。这说明人要想跑得快, 主要靠的是肌肉的爆发力。又如, 有的赛跑者会穿钉子鞋, 钉子与地面的摩擦面积很小, 从地面得到的摩擦力更小了, 钉子鞋起的作用是减少脚与地面之间的摩擦力, 因为脚与地面摩擦的时间越长, 人向前就越慢。钉子鞋的主要作用是可以快速让人的脚抓牢地面, 不至于摔倒。第四, 如果人体像筷子一样保持笔直, 外力让人的脚向后与地面摩擦, 人的脚是不会因此向前的, 人的脚在与地面摩擦一段时间后会固定在脚最初的起始位置后方的地面上。第四, 火车之所以省燃料, 是因为火车车轮与铁轨之间的摩擦力小, 摩擦力会阻碍运动, 而不是有助于运动。如果汽车不开发动机, 由外力拖着汽车走, 那么汽车的运动会很慢, 所以汽车的运动主要是靠发动机促使轮胎滚动, 而不是靠地面给轮胎的摩擦力。

  虽然人在走路时不是靠地面的摩擦力前进的, 但在人体向后、向地面发力时, 地球的确会给人体一个向前的动力, 这个问题在解释了下一问题后再予阐明。

  二、力的作用是相互的, 作用力与反作用力是相等的

  人走路时, 人对地球施加了力, 那么按照“力的作用是相互的”的原理, 地球会给人体一个反作用力, 但是地球相对于人体来说并没有动, 那么地球是怎么对人力发力的呢?要想解释这一问题, 需要明白:

  两个物体在发生力的相互作用时, 其实质是两个物体各自的动量发生了合成。两个物体各自有一定的速度和质量, 速度与质量的乘积就是物体的动量, 两个物体接触时其动量就会发生合成。在合成过程中, 大动量的物体会对小动量的物体的运动发挥更大的影响力, 小动量的物体难以给大动量的物体的运动带来同等的影响力, 因此“力的作用是相互的, 作用力与反作用力是相等的”这种说法不对。例如, 大动量的物体与小动量的物体相撞, 大动量的物体会使小动量的物体的运动形态发生极大的改变 (停止运动、改变运动速度和方向甚至向相反方向运动) , 但小动量的物体很难使大动量的物体的运动状态发生大的变化。再举个形象的例子, 一个人去打另一个人, 打人的人的运动速度快, 因此动量更大, 被打的人的速度慢, 因此动量小, 在二者发生物理接触时, 打人的人对被打的人施加的力大, 被打的人对打人者施加的力要小。

  明白了上述道理, 回过头来就可以知道, 在人走路时, 人对地球施加了力, 虽然人的速度快, 但是人的质量相对小, 地球的速度相对于人体趋近于零, 但地球的质量大, 因此地球的动量大于人体的动量。在人走路时人的动量会与地球的动量发生合成, 合成的结果是大动量的地球使人体发生了位移, 但人并没有使地球发生位移。也就是说, 人走路是人体肌肉发力和地球对人体的作用力相结合的结果。但是在人体的动量大时 (例如人快速跑步时) , 地球对人体产生的作用力比较大;在人体的动量小时 (例如人慢走时) , 地球对人体产生的作用力不大, 此时人主要靠自身肌肉的力量完成前进。

  三、有些固体存在“升华”现象

  初中物理课本认为:结冰的衣物也会干, 因此冰可以升华。这是有问题的。例如有可能是外界的温度、湿度、风力的作用促使衣物上的冰消失了。只有在真空条件下, 如果有关物体还能出现升华现象, 才能认定升华现象真地存在。

  四、零摄氏度是冰水混合物的温度

  冰和水的物理状态既然不一样, 就说明二者之间存在温度差。有时候冰水混合物中的冰长期不融化, 这是因为融化的慢, 而不是不融化。而且冰水混合物往往是存在于一定的物理空间中的, 盛放冰水混合物的容器、空气的温度都会影响冰水混合物的温度。

  故而将真空中冰的温度定为零摄氏度, 要比将冰水混合物的温度定为零摄氏度更加科学。

  参考文献

  [1]周兰菊, 曹晔.

  范文一:中学物理论文(精心编辑6篇)

  范文二:中学物理课本中的问题探析

  范文三:分析中学物理学习兴趣的激发与培养方法研究

  范文四:探究提高中学物理低成本实验教学的有效性

  范文五:现阶段中学物理课程的教学现状及方法思考

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