光杠杆

关于斜面的实质是杠杆的检讨对群里

发布时间:2023/7/26 14:38:22   
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今天有空,进群里一看,发现老师们提出很多问题,有的问题,已经有老师解答过,并且解释得相当完美。对于“斜面的实质是杠杆”这个问题,我看了看,没有发现有统一的认识,有的老师找来一幅图,如图所示,图中的推理看起来也没有什么毛病,我想这大概就是为什么没有老师反驳的原因。有的老师找来了另外一幅图,如图所示,用别人的解题过程来说明问题。

不管怎样,有争论是件好事,说明老师们都在思考。

我突然想起在给学生们讲课时说过的一句话。最近讲课比较多,在课堂上我几乎都要说这样的一句话:如果你遇到了难题,不是这道题你不会,而是这道题所涉及到的物理概念或是物理规律你没有理解。

也许是受第二幅图中所说的“据课本知识......”的影响,我才突然想起上面的话。让我们来看看课本上关于杠杆的定义,如图所示。

显然,杠杆的显著特征就是能转动,这也是为什么我在前面的文章中一再提到FL的作用。另外一点就是老师们常说的“杠杆五要素”——动力、动力臂、阻力、阻力臂、支点。

对照杠杆的特征和要素,我们会发现斜面跟杠杆真的没有什么关系,如果非要说一点关系,那就是它们都是简单机械。

最本质的问题是,在杠杆类问题中,我们研究的对象是杠杆,而在斜面类问题中,我们研究的对象是沿斜面运动的物体。研究对象不同,其归类当然不同。

实际上,在第一幅图中,其假设推理忽略了摩擦力,完整地力的分析如图所示。

以斜面底面O点为“支点”有:

假设物体在拉力F的作用下沿斜面匀速运动,把FN=Gcosθ带入上式可得:

F=f+Gsinθ

如果老师们对高一物理还有印象,对上式应该不陌生。

如果物体与斜面间的动摩擦因数为μ,上式可变化为:

F=Gsinθ+μGcosθ

之所以推导上述结果,除了过把瘾之外,就是想告诉老师们,使用斜面并不一定省力。

还有一个关于力臂的表示方法问题。

我们还是先复习力臂——力的作用线到支点的垂直距离。

所以,只要学生能把这段距离表示出来,无论是大括号还是双箭头,只要能让评卷人能看明白是这段距离,都是不会扣分的——这就是教物理。

与你同行!



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