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普通物理力学易错题探讨

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摘要:力学是物理学专业学生学习物理的第一门专业基础课,刚刚步入大学一年级的很多学生保持有中学的解题习惯,不能按照大学力学的要求进行解题,解题中出现这样那样的错误。教师有必要对学生出现的错误尤其是典型易错题进行剖析,才能对症下药,帮助学生提高解题能力,进而学好力学。

关键词:力学易错题;剖析;思维方法;解题能力

刚刚步入大学一年级的学生,对于力学的许多内容有“似曾相识”的感觉,不少学生保持有中学的解题习惯,不能按照大学力学的要求进行解题,解题中出现种种错误。教师有必要对学生在解题中出现的错误尤其是典型易错题进行剖析,才能对症下药,帮助学生提高解题能力,并将力学概念、规律和思维方法,迁移到其他课程的学习中。因此,学好力学、顺利地解题对于完成物理学专业的其他课程的学习可以打下良好的基础。

一、质点运动学易错题剖析

该部分教学在讲述质点位置随时间的变动时,需要引入矢量和微积分等数学工具。由于高等数学教学跟不上力学的进度,尽管笔者事先用2-3节课介绍微积分初步、矢量的基本概念和运算方法,但发现学生解题中容易将矢量和标量混淆,不习惯用积分解题,不会判断物体运动的初始条件。

二、牛顿运动定律易错题剖析

牛顿运动定律是研究质点运动状态变化与质点受力的关系的关键,牛顿运动定律是经典力学的基础,由它出发可导出动能定理、动量定理、角动量定理等,该部分许多内容学生在中学已学习过,但对牛顿定律及推导出的其他定理和相应的守恒定律成立的条件及惯性系、惯性力等概念认识模糊,成为教学难点,导致解题中出现很多错误。

三、功和能易错题剖析

功和能是标量,在该部分解题中学生出现的书写错误较少,但对功和能的概念的理解认识模糊。解题中的难点问题是:变力做功和变质量的问题;质点系内力的功、势能定义和势能零点的选取;机械能守恒定律条件的判断;碰撞问题的综合运用。

四、角动量易错题剖析

该部分内容对学生来说,是全新的知识。难点问题主要是:矢量的叉乘;角动量守恒定律的判断。

五、刚体力学易错题剖析

该部分内容很多,既有许多新的概念和规律,又综合运用了前面的知识,是力学课程中最为综合的部分。学生习惯用质点运动学和动力学的知识求解,而在求解刚体有关问题时往往感到很困难。难点有:不会用定积分求解刚体的转动惯量;对刚体平面运动看成平动和绕通过任意基点轴的转动的合成理解模糊;有关刚体的其他问题:纯滚动、质心运动加速度、刚体平面运动的动能、刚体定轴转动问题的一题多解等。

六、简谐振动和简谐波易错题剖析

力学中的简谐振动是最基本的振动,掌握简谐振动的规律是研究波动的基础。本部分难点主要有:确定初相位;用动力学方程(解析法)和X—t图线及旋转矢量(几何法)表达简谐振动;用简谐波的一般表达式写出波动方程。

七、结论

综上所述,分析学生在力学解题中出现的种种错误,其原因是从高中到大学的学习台阶大,适应不了大学的教学方法,对概念和规律的形成方法不清楚,死记硬背结论,乱套公式。为此,教师在教学中要深入了解学生的基础,加强学生学习方法的引导和物理学思维方法的教学,注意与中学物理知识的衔接,不能脱离学生的实际把大学力学内容直接“灌输”给学生。对概念、规律的形成及思维方法要求学生尽可能地用简洁准确的语言、公式、图像表示出来。布置作业时不要贪多而要求精,注意题型的多样化,既要有检验学生基础知识的一些理论性题目,还要有理论联系实际的生活原题,使学生充分了解问题情境,活学活用知识,培养分析问题、解决问题的能力。

参考文献:

[1]漆安慎,杜婵英,包景东.力学(第3版)[M].北京:高等教育出版社,2012.

[2]管靖,张英,杨晓荣.力学(第2版)学习指导书[M].北京:高等教育出版社,2009:85.

[3]焦梦周.普通物理力学习作课指导[M].北京:北京师范大学出版社,1993.

[4]樊丽娟.冯云光.旋转矢量在简谐振动和简谐波问题中的应用[J].铜仁学院学报,2013,(6):163-164.

[5]马文蔚.物理学(第5版)习题分析与解答[M].北京:高等教育出版社,2006:232-233.

作者:樊丽娟 单位:铜仁学院

工程力学杂志责任编辑:张雨    阅读:人次
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