中專物理力學中幾個重點物理概念解析

石偉

【摘 要】在物理教學過程中，物理概念在其中具有重要的作用，在明確概念的基礎上，學生才可以更好的學習和應用物理知識。所以在中專物理教學中必須重視物理概念的講解，尤其是對重點物理概念的解析。

【關鍵詞】中專物理;力學;重點物理概念;解析

物理概念指的是客觀事物本質屬性和共同特征在人腦中的體現，屬于抽象化的物理事情[1]。學生獲得物理概念是學生掌握和應用物理知識的重要前提，也可以幫助學生提升自己的解題技巧，拓展思維能力。在此我們針對中專物理力學中幾個重點物理概念進行深度的解析。

一、“合外力”和“外力之和”

在中專物理教材中，對動量守恒定律可以在系統沒有受到外力或系統受到的外力之和是零的情況下適用。此時所指的“外力之和”指的是分別將系統所承受的各個外力平移到一個點，對這些力的矢量和進行計算?！昂贤饬Α敝傅氖窃谀骋粋€物體上作用的各個外力的矢量和[2]。由此可見，無論是“外力之和”還是“合外力”，二者都是通過平行四邊形定律進行計算的結果，不過這兩個概念具體所指的含義存在一定的不同。這一差異主要體現在：其中“合外力”所說的“外力”同時作用于一個物體，而“外力之和”中所說的“外力”表示的作用于某一系統各個物體的?；诖宋覀冋J為：“合外力”屬于和獨立個體相關的概念，但是“外力之和”則表示的是和系統相對應的一個概念。

二、“機械能守恒”和“機械能不變”

“機械能守恒”與“機械能不變”這兩個概念，從字面上分析，二者似乎是相同的，但是從本質上這兩者存在著較大的差別。前者主要指的是系統內只存在勢能以及動能（含有彈性和重力勢能）的互相轉換，也就是說，如果動能增加或者減少，相應的勢能也就會減少或者增加，二者相應的增加量和減少量很相似。系統內外界沒有獲得相應的機械能或者各項形式互相轉換。而后者屬于系統和外界機械能或者形式能的轉化，其他形式能所轉化為系統機械能的數量等于系統機械能轉化為形式能的數量。這些情形也叫做“收支平衡”。比如，在一水平的公路上，一輛汽車在勻速前進，在行進的過程中，汽車重力勢能、動能保持穩定不變，由此汽車的自身的機械能也保持不變。汽車消耗汽油產生化學能從而克服阻力做功最后轉為汽車內能。此時指的是“機械能守恒”并非“機械能不變”。假如汽車勻速行駛在光滑平面上，勢能與動能全部保持不變，稱之為“機械能守恒”。

三、“合外力沖量”和“外力總沖量”

對于沖量，物理教材的定義為“力與力作用時間乘積叫做力的沖量”[3]。根據這一定義可以得出“合外力沖量”為合外力乘以其作用的時間（F×t）。按照平行四邊形定律，可得“合外力沖量”同各個分力沖量矢量和相等?！巴夂狭倹_量”主要指的是某一物體所受到的所有外力沖量相應的矢量和。而二者涉及的含義相同與否？由于沖量嚴格的數學定義表示的是過程矢量，主要是指作用力對時間所形成的累積效果，物體受到一定的外力沖量之后，其動量會出現一定的變化。動量定理表示的是物體動量變化和物體受到的外力沖量之間的沖量關系相應的物理規律。在教材中對動量定理的推導是根據t時間內物體所受到的恒定合外力實施推導。但是結論中僅僅涉及了“合外力沖量”，并無談到“外力總沖量”。但是其實二者含義是一樣的。在實際的教學過程中，學生常常很難理解這兩個概念。對此在課程講授之后，可以給學生布置相應的題目：一個物體質量為m，該物體以速度V0勻速直線運動，進而逐漸開始受到一個大小、方向相同的作用力F，作用力F恒定不變，t時間之后，該力突然反向發力，但是這一力的大小保持不變。求：①在作用力F反向時，物體的速度v。②作用力F反向之后，經過一段時間t′（t′

經過分析，學生可以將時間t以及時間t′內，物體所受到的力畫出來，通過動量定理列出方程，進而求出速度v和速度v′。但是如果不首先求出時間t時對應的速度v，而是直接通過動量定理去求時間t+t′所對應的速度，那么學生一般都很難解答出來。這主要是因為無法確定t+t′時間內，這一物體受到的“合外力沖量”。由此可見，學生往往只了解在時間t和t′內，一個物體承受的“合外力沖量”是通過外力合力和時間相乘可以得出，分別為Ft與Ft′，前后方向相反。而t+t′時間段內，合外力不同，所以無法確定“合外力沖量”。但是結合沖量定義以及動量定理，我們可以知道在該時間段內的“合外力沖量”就是時間t和時間t′兩段時間內“合外力沖量”對應的矢量和。雖然中專時期學生不能結合沖量以及動量定理解決相關問題，不過老師有必要向學生指出在含義上，“合外力沖量”同“外力總沖量”二者是相同的。

四、“合外力功”和“外力總功”

假如按照教材有關功的定義，針對以上題目，假設物體在時間t以及時間t′內所移動的位移為s和s′。學生可以明確時間t以及時間t′內對應的“合外力功”以及“外力總功”，同時確定時間t和t′內相應的“合外力功”以及“外力總功”Fs和-Fs′。但是時間t+t′內，物體的所受到的“合外力功”卻很難計算獲得。此時，教師可以向學生解釋：“合外力功”以及“外力總功”這兩個概念的含義是一樣的，由此問題就可以解決了。由此可知，學生在教學過程中所出現的疑惑，很多是因為中專教材很多物理概念沒有大學教材闡述的更加嚴謹，這種情況很難避免。畢竟中專階段的學生所具備的知識有限，中專階段的教材無法做到絕對的嚴謹。對此，教師可以在學生能力范圍內，利用一些實例對概念和定義進行相應的補充，由此可以使學生更加精確的掌握和理解相關物理概念。

五、結束語

綜上，我們了解在物理教學過程中，物理概念具有非常重要的意義，有利于學生掌握和運用各項物理知識，但是由于學生自身基礎知識以及中專階段教材的局限，學生在對于一些物理概念的理解方面存在一定的疑惑，對此我們針對物理力學方面涉及到的幾個重要概念進行重點的闡述，希望學生可以更加明確的理解和區分相關概念，從而更加清晰的處理物理難題。

參考文獻：

[1]石昌民. 談職業中專物理教學[J]. 農業科技與信息，2010，06：51-52.

[2]王遠松. 中專力學中幾個物理概念的淺析[J]. 中國商界（上半月），2010，09：266.

[3]王萍. 中專物理概念教學應注意的幾個問題[J]. 廣西高教研究，2001，01：63-65+57.