劉崗

【摘要】“彈力”作為高中物理課程力學(xué)的重要組成部分，也是高考經(jīng)?？疾榈膬?nèi)容，對(duì)“彈力”的認(rèn)識(shí)就顯得尤為重要。許多學(xué)生在“彈力”的概念上出現(xiàn)了很多誤區(qū)造成了物理教師在教學(xué)和練習(xí)中產(chǎn)生沒(méi)有必要的問(wèn)題。本文從對(duì)高中物理“彈力”的認(rèn)識(shí)與產(chǎn)生，對(duì)物體彈性形變等教學(xué)進(jìn)行闡述，然后根據(jù)其教學(xué)中存在的誤區(qū)進(jìn)行分析，最后對(duì)其存在的誤區(qū)進(jìn)行矯正。

【關(guān)鍵詞】高中物理 彈力 誤區(qū) 矯正

大多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)高中物理力學(xué)時(shí)，對(duì)“彈力”有很大的誤區(qū)，尤其在高中物理的“彈力”這節(jié)教學(xué)中學(xué)生與教師在某些知識(shí)點(diǎn)上存在著很大的誤區(qū)，更存在許多分歧問(wèn)題，為了解決這個(gè)難題，教師在教學(xué)過(guò)程中一定要矯正學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)。

一、高中物理“彈力”存在的誤區(qū)

（一）高中物理“彈力”的教學(xué)現(xiàn)狀

（1）“彈力”與生活

“彈力”這個(gè)物理名詞，對(duì)于大部分學(xué)生來(lái)說(shuō)并不陌生?！皬椓Α痹谖覀兊纳钪须S處可見(jiàn)，在生活中經(jīng)常會(huì)碰到與彈力相關(guān)的生活現(xiàn)象。比如：喜歡健身的男生喜歡用練臂器來(lái)練臂力，在用練臂器來(lái)鍛練臂力的時(shí)候，會(huì)拉動(dòng)彈簧來(lái)進(jìn)行鍛煉，彈簧在拉伸與壓縮的過(guò)程中都會(huì)發(fā)生“彈力”形變【1】；汽車、自行車的減震器、還有許多小孩的玩具都有彈力存在，這些都是我們生活中所遇見(jiàn)的“彈力”現(xiàn)象。

（2）“彈力”在教學(xué)中的知識(shí)點(diǎn)

1. “彈力”中發(fā)生彈性形變的過(guò)程

力的作用效果不僅只是改變物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，還表現(xiàn)在物體在受到外來(lái)力時(shí)發(fā)生形狀的改變，也就是力的第二個(gè)作用效果：讓物體在受力時(shí)發(fā)生形變。在物體發(fā)生形變的過(guò)程中也就產(chǎn)生了“彈力”，所以“彈力”與物體的形變有著直接的關(guān)系。在高中物理人教版《物理》必修一教科書中，有關(guān)對(duì)“彈力”的知識(shí)點(diǎn)的概述。

“彈力”就是“發(fā)生形變的物體，由于要恢復(fù)原狀，對(duì)與它接觸的物體會(huì)產(chǎn)生力的作用”。物體因?yàn)槭艿酵饬Χl(fā)生形變，等外力慢慢撤去作用力物體慢慢恢復(fù)原狀?！皬椥浴毙巫兛梢苑譃閮煞N即為彈性形變與非彈性形變【2】。非彈性形變又可以分為兩種形變即為不完全彈性形變與塑形形變。到底物體在發(fā)生形變過(guò)程中，形變的物體真正產(chǎn)生彈力了嗎？或許在大部分的參考書中都提出了要想產(chǎn)生彈力，必須要滿足兩個(gè)的條件即為相互接觸與發(fā)生彈性形變。在物體產(chǎn)生非彈性的形變是否有彈力產(chǎn)生的觀點(diǎn)進(jìn)行探討，比如捏皮泥，在你玩橡皮泥的時(shí)候，你用手去捏橡皮泥時(shí)，橡皮泥就發(fā)生塑性形變，當(dāng)你不去捏橡皮泥之后，橡皮泥竟然沒(méi)有恢復(fù)到原來(lái)的形狀，在橡皮泥變形的過(guò)程中，橡皮泥不會(huì)對(duì)你接觸橡皮泥的手產(chǎn)生彈力。在這樣看來(lái)，非彈性形變確實(shí)沒(méi)有對(duì)手產(chǎn)生彈力。但是在你捏橡皮泥的過(guò)程中，你的手掌發(fā)生了形變，一定會(huì)對(duì)手掌接觸的橡皮泥產(chǎn)生彈力，由于力的作用是相互的，由此得出在捏橡皮泥的過(guò)程中，橡皮泥對(duì)手掌表面有等同的反向彈力。因此，物體在非彈性形變的過(guò)程中也會(huì)有彈力產(chǎn)生。只不過(guò)，在物體發(fā)生彈性形變的過(guò)程中，物體發(fā)生形變之后立即撤去了作用力，但是與之接觸的物體都會(huì)發(fā)生彈性形變，物體都會(huì)產(chǎn)生“彈力”。物體不單在發(fā)生明顯的形變時(shí)產(chǎn)生彈力，在我們?nèi)庋劭床坏矫黠@形變時(shí)也會(huì)產(chǎn)生彈力，此時(shí)的形變?yōu)槲⑿⌒巫儭?/p>

演示實(shí)驗(yàn)：我在教學(xué)中自制了實(shí)驗(yàn)裝置，當(dāng)用力捏玻璃瓶時(shí)會(huì)看到玻璃管中的水柱明顯上升，松手水柱下降，說(shuō)明了微小形變的存在，但肉眼看不到玻璃瓶明顯的形變。（注：該演示實(shí)驗(yàn)要用細(xì)的玻璃管）。再如一塊三角形有機(jī)玻璃壓在另一塊有機(jī)玻璃上，發(fā)生的形變很小，肉眼不能看出來(lái)，但是形變使有機(jī)玻璃內(nèi)部不同部位的光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生了差異，讓特殊的光通過(guò)時(shí)，就完全可以看到這種差異。以上實(shí)驗(yàn)都說(shuō)明“彈力”不單在物體發(fā)生明顯形變時(shí)存在，在微小形變時(shí)也存在“彈力”，學(xué)生會(huì)誤認(rèn)為只有物體發(fā)生明顯形變時(shí)才有“彈力”，所以在講授過(guò)程中一定要強(qiáng)調(diào)當(dāng)兩物體發(fā)生相互擠壓彈力才存在。

總結(jié)：我們通常用眼看到一些物體發(fā)生形變，還有一些物體眼睛根本觀察不到它的形變，比如一些比較堅(jiān)硬的物體，但是這些物體都有形變，只不過(guò)形變很微小，所以，一切物體都在力的作用下會(huì)發(fā)生形變。

2.“彈力”的微觀本質(zhì)

微觀角度來(lái)看，彈力的本質(zhì)就是當(dāng)物體發(fā)生形變時(shí)，構(gòu)成物體的分子在受到作用力之后，發(fā)生了偏離了原來(lái)的平衡位置。當(dāng)物體發(fā)生形變時(shí)，物體本身的正負(fù)電荷的排列分布也發(fā)生了巨大的改變，讓正負(fù)電荷之間在相互作用，分子與分子之間出現(xiàn)了引力或者斥力，只要有一方占優(yōu)勢(shì)，就會(huì)產(chǎn)生“彈力”。從某種程度來(lái)講，只要物體受到外來(lái)作用力的時(shí)候都會(huì)使物體發(fā)生形變，當(dāng)外力撤出之后，都會(huì)有想要恢復(fù)原來(lái)形狀的趨勢(shì)，這個(gè)趨勢(shì)就有彈力的發(fā)生。因此，物體在受到外來(lái)作用力之后發(fā)生形變，與撤出作用力之后物體是不是能恢復(fù)原來(lái)的形狀無(wú)關(guān)，其實(shí)就是物體發(fā)生形變并不一定是彈性形變。由此看來(lái)，在物體在受到外來(lái)作用力的作用下發(fā)生物體形變，這個(gè)形變不管是彈性形變還是非彈性形變，物體都有想恢復(fù)原來(lái)形狀的趨勢(shì)，與之相互接觸的物體也因?yàn)榘l(fā)生形變而產(chǎn)生彈力的作用。在所有的形變的過(guò)程中，形變的物體都有它自己的彈性限度，有的物體的彈性限度無(wú)限接近零甚至等于零，因此，不完全彈性形變的彈性限度值要比彈性形變的彈性限度值要小得多。所以我們可以根據(jù)彈性限度值來(lái)判斷物體到底屬于哪種形變。

（二）高中物理“彈力”認(rèn)識(shí)中存在的誤區(qū)問(wèn)題

（1）在高中物理教師教授“彈力”這節(jié)課時(shí)，大多數(shù)物理教師都會(huì)以放在桌面上的課本、粉筆以及黑板擦作為參照物，以物體對(duì)桌面的壓力，桌面給物體的彈力作為講解案例給學(xué)生介紹“彈力”，并且分析彈力的方向，導(dǎo)致很多學(xué)生都認(rèn)為對(duì)物體的支持力與壓力都屬于彈力【3】。放在水平桌面上的書，由于重力的作用而壓迫桌面，使書和桌面同時(shí)發(fā)生微小形變，書要恢復(fù)原狀，對(duì)桌面產(chǎn)生垂直于桌面向下的彈力F1，這就是書對(duì)桌面的壓力；桌面由于發(fā)生微小的形變，對(duì)書產(chǎn)生垂直于書面向上的彈力F2，這就是桌面對(duì)書的支持力。那物體的支持力與壓力真的就是彈力嗎？就拿一項(xiàng)生活小實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)吧，磁鐵是生活中最常見(jiàn)的具有吸引力的物體，當(dāng)兩個(gè)環(huán)形磁鐵都放置在同一光滑豎直桿時(shí)，讓兩個(gè)環(huán)形磁鐵的同名磁極極相對(duì)，這時(shí)兩個(gè)環(huán)形磁鐵處于相互靜止?fàn)顟B(tài)。對(duì)于這個(gè)現(xiàn)象不難看出，磁鐵本身就有向下的重力與向上的排斥力，當(dāng)兩個(gè)作用力相對(duì)組成平衡力時(shí)，物體向上的排斥力就不是物理受到的“彈力”，而是物體受到的一個(gè)向上的支持力。還可以根據(jù)牛頓第三定律推出，物體的質(zhì)量的大小等于物體受到向上的排斥力，排斥力的方向是向下的，向下的磁力也同時(shí)作用于向下的磁鐵上。由此可以看出向下的磁力的方向和上面的磁鐵給它向下的壓力的方向是一致的，由此也可以證明向下的壓力不是彈力。這個(gè)小實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)明教師舉書本等生活常見(jiàn)的物體是無(wú)法得出正確的結(jié)論，只能拿來(lái)進(jìn)行說(shuō)明“彈力”產(chǎn)生的過(guò)程和物體所受的各種作用力，卻無(wú)法來(lái)說(shuō)明“彈力”與物體形變有關(guān)，還有排斥力與支持力不屬于“彈力”的觀點(diǎn)，所以教師們?cè)诮淌趯W(xué)生時(shí)，要用專門的教學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)證明其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)與說(shuō)法。因此，物理教師在教學(xué)的過(guò)程中不要盲目的去講彈力的產(chǎn)生，讓學(xué)生都認(rèn)為所有的支持力和壓力都屬于彈力。

（2）高中的物理教師在教授“彈力”這節(jié)課中，在講到彈力的方向時(shí)，有些物理教師沒(méi)有特別分析“彈力”的方向究竟和形變的趨勢(shì)是否有關(guān)。其實(shí)“彈力”的方向并不是總與形變的趨向相反。在高中物理司南版《物理》必修一教科書中這樣闡述：“物體發(fā)生彈性形變時(shí)，由于要恢復(fù)原狀會(huì)對(duì)與它接觸的物體產(chǎn)生力的作用，這種力叫做彈力”。讓許多的教授多年的物理老師和學(xué)生都認(rèn)為只有物體發(fā)生彈性形變，才會(huì)產(chǎn)生彈力【4】。其實(shí)這個(gè)觀點(diǎn)并不是很正確的，首先，我們從力的定義了解到物體之間的作用力是相互的，當(dāng)一個(gè)物體在對(duì)另一物體用力讓物體發(fā)生形變的同時(shí)，也會(huì)受到另一物體對(duì)其產(chǎn)生力。當(dāng)外來(lái)作用力撤去之后能否能完全恢復(fù)原來(lái)的形狀，并不影響反作用力的存在”。只不過(guò)當(dāng)外來(lái)作用力撤去后，發(fā)生非彈性形變的物體并不是完全向原來(lái)的方向恢復(fù)，只是恢復(fù)的程度很小。比如一根輕柔的絲線無(wú)論是變直還是變曲，都要受到外來(lái)作用力，都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生反作用力，當(dāng)把受到的外作用力撤去，物體就會(huì)稍微向原來(lái)的方向恢復(fù)，，只是我們的肉眼觀察無(wú)法觀察到。但這個(gè)并不能認(rèn)同物體沒(méi)有向原來(lái)的方向恢復(fù)。因此可以分析到“彈力”的方向并不是總與形變的趨向相反的。

二、高中物理“彈力”誤區(qū)的矯正

（1）大多數(shù)學(xué)生都認(rèn)為只有物體發(fā)生明顯的形狀變化才能叫物體發(fā)生了形變，大家都認(rèn)為比如尺子變彎，橡皮筋被拉伸等生活現(xiàn)象才叫物體發(fā)生形變，對(duì)于那些比較堅(jiān)硬的物體是不會(huì)發(fā)生形變，學(xué)生在微小形變的概念缺乏認(rèn)識(shí)，對(duì)于物體之間是否受到存在作用力，學(xué)生往往會(huì)認(rèn)為只有接觸了才有力的存在。為了糾正學(xué)生這個(gè)誤區(qū)，物理教師在教授這節(jié)課的時(shí)候，可以拿“當(dāng)人跳板時(shí)，發(fā)生形變的跳板把人彈出”；“小車會(huì)被壓縮的彈簧彈開”等生活小實(shí)驗(yàn)來(lái)給學(xué)生講，學(xué)生才會(huì)明白彈力的作用是使物體動(dòng)起來(lái)讓其狀態(tài)發(fā)生改變。物理教師在教授“彈力”這節(jié)課時(shí)，最好不要用生活的常見(jiàn)的“彈力”的現(xiàn)象去給學(xué)生講解“彈力”的產(chǎn)生，這樣很誤導(dǎo)學(xué)生認(rèn)為“彈力”的產(chǎn)生物體就必須要形變的觀點(diǎn)。讓許多學(xué)生認(rèn)為自己在生活中所見(jiàn)的“彈力”現(xiàn)象都是正確的，其實(shí)有些現(xiàn)象是肉眼無(wú)法觀察到的。因此物理教師要引用正確的實(shí)例來(lái)給學(xué)生講解，而不是用生活常見(jiàn)的現(xiàn)象來(lái)說(shuō)明，那樣的話會(huì)誤導(dǎo)很多學(xué)生。

（2）許多學(xué)生在對(duì)彈力理解的概念上存在一些問(wèn)題，學(xué)生的生活常識(shí)比較短缺，常常會(huì)造成不能正確的認(rèn)識(shí)其“彈力”的概念。學(xué)生往往從自己的觀點(diǎn)去觀察其周邊的事物，并于自己與周邊的環(huán)境相互作用，建造出屬于自己認(rèn)同的觀點(diǎn)，學(xué)生常常觀察到的“彈力現(xiàn)象”都是那些形變效果明顯的物體。而物理中“彈力”

只要發(fā)生彈性形變的所有物體都有彈力。因此學(xué)生對(duì)“彈力”的概念就帶有片面性或者矛盾性。為了讓這樣的誤區(qū)徹底矯正，物理教師要在課堂上舉辦一個(gè)關(guān)于“彈力”的討論會(huì)，讓學(xué)生自己提出自己的觀點(diǎn)并進(jìn)行論述，并且要說(shuō)明支持他自己觀點(diǎn)的理由。讓不同的學(xué)生說(shuō)出自己不同的觀點(diǎn)并且得出不同的結(jié)論。然后讓學(xué)生自己去支持哪個(gè)觀點(diǎn)是正確的，然后將正確的觀點(diǎn)自己進(jìn)行再次論述，最終學(xué)生都認(rèn)為觀點(diǎn)是正確的，最后物理教師要對(duì)正確的觀點(diǎn)加以理解進(jìn)行剖析與論述給學(xué)生，把錯(cuò)誤的觀點(diǎn)進(jìn)行糾正，然后把錯(cuò)誤的觀點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，這樣學(xué)生才能對(duì)“彈力”的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)記得更加牢固。所以，教師在教學(xué)的過(guò)程中要多要讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐討論，讓他們自己去改變和認(rèn)同自己的觀點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

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[4]李星星.高中物理家庭作業(yè)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題及其策略研究[D].上海師范大學(xué)，2013.