同学们在物理知识学习的过程中普遍有种感受, 那就是已经理解和掌握了物理知识, 但在做题的过程中就会出现这种或各种错误, 导致自身物理成绩不高。其实, 笔者也有这样的困惑, 经过反复的做题和思考, 确定应当具备灵活运用知识能力。因为只有在解答典型习题的过程中, 才能逐渐掌握重力势能知识运用的关键及技巧, 进而准确的解答问题, 并且巩固这部分知识[1]。
一、重力势能知识学习的重点
在物理课堂教学中, 了解到重力势能部分知识学习的任务是理解重力势能的定义及定义式;理解重力势能的变化和重力做功的关系, 了解重力做功与路径无关;能够灵活应用重力势能公式计算重力势能。而学习的重中之重是重力势能的概念掌握及重力势能的灵活应用;如何探究重力势能的表达式。为了使高中同学都能够掌握这部分知识, 教师采用类似科学研究方法, 还原物理概念的构建过程, 引导我们自主参与其中, 通过提问、讨论、解题来理解和掌握知识;而在探究重力势能的过程中, 则尝试运用物理原理和研究方法解决一些与生活、生产相关的实际问题, 以便我们能够体验物理的价值, 产生兴趣, 积极参与重力势能的学习与应用[2]。的确, 通过以上一系列的教学, 我们能够理解和掌握重力势能, 但也仅限于理论方面, 要想真正利用重力势能知识解决物理习题, 获得高分, 还是需要反复练习典型习题, 掌握重力势能知识运用技巧, 以便灵活运用重力势能知识准确解答习题, 使我们能够更有实力、更有勇气面对高考。
二、重力势能典型案例的分析
为了帮助高中同学学号重力势能知识, 在此笔者对重力势能典型案例予以分析。当然, 在此之前需要学生们明确的一点是, 解决重力势能相关问题时应当注意重力做功只与初、末位置有关;重力势能与参考平面的选取有关, 但重力势能的变化与参与平面无任何关系;重力做功等于重力势能的减少量;处理重力做功或重力势能相关问题时, 对于不能当作质点的物质要找其重心[3]。例1如图1所示, 让同一物体以四种不同方式从同一高度运动到地面, 那么, 在此过程中重力做功是如何变化的?
A.a图中物体重力做功最少
B.四图中重力做功相同
C.d图物体重力做功最多
D.四图中重力做功多少无法比较
解析:单纯的看图来分析物体重力做功情况, 可能受到物体运动方式的不同所影响。但在上文已经说明物体重力做功只跟初末位置有关, 跟物体的运动路径、环境等无关, 所以准确理解这一点, 就能够准确的解答此问题, 即四图重力做功相同。B选项的描述是正确的。
例2如图2所示, 一个质量为m, 边长为a的正方形, 与地面之间的摩擦因数为0.1.要想使正方形沿着水平面移动距离a, 可以将它翻转或向前匀速平推, 那么是翻转做功最少还是匀速平推做功最少呢?
A.将它翻转比匀速平推做功少
B.将它翻转比匀速平推做功多
C.两种情况的做功一样多
D.两种情况做功多少无法比较
解析, 首先计算匀速平推正方形的做功, 即;其次计算翻转正方形的做功, 即:因翻转改变了正方形重心, 在重力作用下自由落地, 那么做功表示为
例3假设地面上垂直方向上固定一个轻质弹簧, 它的劲度系数为k, 长度为L。此时, 在弹簧正上方放置一个质量为m的物体, 从高度h处自由落下, 落在弹簧上, 弹簧被压缩。问:物体自由落下时到最大速度这一过程中物体重力势能变化了多少?解析:很多同学在看到这样一个研究重力势能的问题时, 不知道从哪里入手, 如何分析重力作用情况, 更不要说确定物体重力势能变化情况。其实, 任何习题的解答都是一步步进行的。同样的是依据重力势能知识应用的要点, 确定参照平面。对于这一习题来说, 重力势能的参照平面自然是地面, 相应的物体最初的重力势能是可以确定的, 即E=mgh;又因重力势能变化只与初末位置有关, 所以在确定初始位置的重力势能后, 应当计算最大速度时物体的重力势能, 也就是根据胡可定律, 即:弹簧对物体的弹力与物体的重力相同, 公式表示为, 推导出弹簧压缩高度, 此时可以确定物体距离地面的高度为, 而重力势能表示为, 由此可以确定物体自由落下时到最大速度这一过程中物体重力势能变化为[4]。
三、结束语
基于本文一系列分析, 可以确定的是重力势能相关习题解答的过程中, 常常在重力做功分析方面出现差错, 导致做题的准确率不高。为了避免此种情况的持续发生, 应当明确重力势能知识解题技巧, 在此基础上对以上典型案例予以了解, 明确重力做功分析的关键之处, 那么在后续解答类似物理习题的过程中能够大大减少错题率, 提高自身物理成绩。
摘要：要想灵活的运用重力势能知识, 需要反复的作典型习题, 掌握物理知识运用技巧, 如此才能使自身更好的应对物理习题, 甚至是高考物理。基于此, 本文将以重力势能知识为例, 着重分析和探讨重力势能典型案例, 希望对于提高高中同学物理知识水平有所帮助。
关键词：重力势能,案例分析,表达式
参考文献
[1] 蔡志东.重力势能确实与质量和高度有关——纠正”对重力势能影响因素的不同思考”一文中的错误[J].物理通报, 2017, (3) :111-114.
[2] 蒋海炳.重力势能教学设计[J].中学课程辅导 (教学研究) , 2017, 11 (3) :85, 87.
[3] 蔡翠勋.中学物理中重力势能表达式的适用范围--由一道易错题想到的[J].物理通报, 2015, (1) :107-108.
[4] 马建宁.抓住相对性, 掌握重力势能和弹性势能[J].中学生数理化 (高一版) , 2013, (6) :22.