高中物理纲目

高中物理备考笔记：要依靠定律，不要依赖直觉

2023-02-06 本文已影响0人易水樵

要依靠定律，不要依赖直觉

2015年上海卷题3

如图，鸟沿虚线斜向上加速飞行，空气对其作用力可能是

$(A)F_1 \quad (B)F_2 \quad (C)F_3 \quad (D)F_4$

2015年上海卷题3

我们用「自问自答」的方式完成本题解答。

问：小鸟受到几个力的作用？这些力中有没有大小和方向确定的力？

答：小鸟受到两个力的作用：重力和空气的作用力。其中，重力的方向竖直向下，是确定不变的。重力的大小也是确定不变的，与小鸟的速度、加速度没有关系。

问：小鸟所受合力的大小、方向，我们知道吗？

答：题中已经说明：鸟沿虚线斜向上加速飞行。所以，小鸟的加速度方向是沿虚线指向左上方。根据牛顿第二定律，小鸟所受合力的方向也是沿虚线指向左上方。

问：4个选项中，哪个力满足要求？

答：按照三角形法则画出4个图，就很容易看出来：只有 $F_2$ 与重力的合力满足要求。

继续追问：为什么空气的作用力是指向斜上方？

答：简单说来，在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小。由于鸟类翅膀的上方和下方空气流速存在差异，压强也就不同。压强差导致压力差。这一规律称为：伯努利原理。飞机和鸟类能够在空气中飞翔，其原理就在于此。

以下内容摘自：《八年级物理下册》。

2022年高考物理全国乙卷题15

如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为 $m$ 的小球，初始时整个系统静置于光滑水平桌面上，两球间的距离等于绳长 $L$ 。一大小为 $F$ 的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂直。当两球运动至二者相距 $\dfrac{3}{5} L$ 时，它们加速度的大小均为

2022年全国乙卷题15

$A.\;\dfrac{5F}{8m} \quad B.\;\dfrac{2F}{5m}$

$C.\;\dfrac{3F}{8m} \quad D.\;\dfrac{3F}{10m}$

【解析】

以 $T_1,T_2$ 表示绳结所受拉力，以 $T_1', T_2'$ 表示两小球所受拉力。

由于整个系统静置于光滑水平桌面上，摩擦力可忽略，支持力与重力平衡。

在水平面上，绳结受到三个作用用： $T_1,T_2,F$

由于绳结质量可忽略，所以 $T_1,T_2$ 的合力大小等于 $F$ .

结合几何分析可知： $\dfrac{4}{5}T_1 \times 2 = F$

$T_1 =T_2 = \dfrac{5}{8}F$

因为绳子是 “不可伸长轻绳”，所以两端的张力大小相等。 $T_1'=T_2'=T_1=T_2$

所以，两小球加速度的大小均为 $\dfrac{5F}{8m}$ .

补充一点，小球的加速度仅与其所受拉力有关，与其速度并没有关系。

【教学心得】

从教师的角度来看，「空气对小鸟的作用力」是一个非常有意思的考题。此题是2015年上海卷第3题，从编号来看，属于 “送分题”。但在教学实践中发现，相当数量的学生会在此题中判断错误。

根据牛顿第二定律，经过简单的分析，就能得出正确的结论，为什么还有很多人会犯错？

笔者分析，这种情况表明：直觉的力量是强大的。相当数量的中学生，在学了几年物理后，仍然没有养成依据物理学定律分析问题的习惯，仍然从直觉出发回答问题，是千万这类错误的原因，也是 “物理难学” 的根源。

在《新概念高中物理读本》中，赵老师这样说：

亚里士多德的运动观，在相当程度上也是一个未学过物理的人朴素的运动观。尽管这种观点有时是潜意识的，但往往是根深蒂固的。人类在几千年的历史长河中克服这种运动观的艰苦历程将在每个初学物理的人头脑中重演。迈进物理学殿堂的大门，不用现代物理学中的科学观点自觉地去克服自己头脑里的障碍，是很难登堂入室的。

希望广大同学牢记：

要相信物理学定律，依靠定律解决问题；不要依赖直觉。

【进一步学习】

《新概念高中物理读本》第一册第一章§2.1 《物理学的创立从研究运动开始》

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