湯磊磊
【摘要】分析、對比各省市中考物理試題,有利于教師了解中考的動向和命題趨勢,為教師的教學(xué)提供指引.通過兩道真題辨析杠桿支點的概念,以幫助學(xué)生對支點概念形成更加深刻的認識,通過真題引申,促使學(xué)生認識到聯(lián)系實際、深入思考的重要性.
【關(guān)鍵詞】杠桿;支點;中考物理
分析、對比各省市中考物理試題,不僅可以明確中考的重點和熱點,也可以了解中考的動向和命題趨勢,為教師的教學(xué)提供指引.翻閱各地關(guān)于簡單機械部分的考題時,發(fā)現(xiàn)兩個類似的考題,但對杠桿支點的認定方法卻大不相同.
1原題再現(xiàn)
例1如圖1是列車上售食品的手推車,當前輪遇到障礙物時,售貨員向下按扶把,使手推車前輪向上翹起,請畫出售貨員所用的最小動力及其力臂.
例1所給答案如圖2.
例2如圖3所示,是拉桿式旅行箱的示意圖,使用時,它相當于一個杠桿,支點為O點,箱內(nèi)質(zhì)量分布均勻,拉桿質(zhì)量不計.請在圖中畫出阻力F2的示意圖以及F2的力臂L2,并畫出抬起拉桿時的最小力F1的示意圖.
例2所給答案如圖4.
2問題的提出
這兩道題目不管是手推車還是旅行箱,它們的共同特點是都有輪子,所以它們應(yīng)該屬于同一類題目,處理的方法應(yīng)該是一致的,但認真觀察,可以發(fā)現(xiàn),它們對杠桿支點的認定卻大不相同:例1認為,杠桿的支點是車輪與地面的接觸點,而例2卻認為杠桿的支點是輪子的軸心.到底是這兩道題目有本質(zhì)的不同,還是其中一道題目的答案出現(xiàn)了錯誤?
3分析與探討
先看例1,筆者曾給出了這樣的分析:當前輪遇到障礙物時,售貨員向下按扶把,使手推車前輪向上翹起,這時后輪是支點,連接支點和動力的作用點即為最大的動力臂,作該力臂的垂線則動力就在這條直線上.因為動力和阻力(重力)作用在支點的兩側(cè),而阻力的方向向下,所以動力的大體方向也應(yīng)該是向下的.故可得答案如圖2.相信很多教師可能和當時的筆者有同樣的想法,已經(jīng)認定了支點就是輪子和地面的接觸點.
如果不是看到例2及其答案,筆者可能會一直堅持自己的這一做法,但是仔細分析例2,筆者發(fā)現(xiàn)這完全是同樣的問題,而例2的處理卻顯然更接近事實.因為不管是手推車還是旅行箱,如果使其轉(zhuǎn)動,固然可以認為輪子與地面的接觸點是不動的,但是這并不能作為它是支點的充分理由.什么是支點?杠桿繞著轉(zhuǎn)動的點是支點.顯然,旅行箱轉(zhuǎn)動時,它是繞著輪子的軸心轉(zhuǎn)動的,所以例2選擇輪子軸心作為支點是完全正確的.
現(xiàn)在,再看例1,當手推車前輪遇到障礙物時,售貨員向下按扶把使手推車前輪向上翹起,這時后輪并沒有一起隨著轉(zhuǎn)動,所以這里其實是手推車繞后輪的軸心在轉(zhuǎn)動,因此其支點應(yīng)該也是輪子的軸心而不是輪子與地面的接觸點.
筆者在完成本文的過程中,重新詳細地翻閱了各地相關(guān)的中考題,發(fā)現(xiàn)例1竟同時是兩個市的中考題,而其中一個幣給的答案是圖2,另外一個幣給的答案是圖5.顯然,圖5這樣的答案才是正確的.
4結(jié)論
對于有輪子的物體,如果物體轉(zhuǎn)動而輪子不隨著轉(zhuǎn)動,其杠桿的支點應(yīng)該是輪子的軸心,而不是輪子與地面的接觸點,因為物體是繞輪子的軸心轉(zhuǎn)動的,而不是繞輪子和地面的接觸點轉(zhuǎn)動.
5思考與引申
上述問題并不難,只要認真思考,其實很容易的得出正確的答案,但是筆者卻發(fā)現(xiàn)這樣的錯誤答案卻不時出現(xiàn),這就要求教師在平時的教學(xué)中一定要注重對概念的精準把握.下面,再看一道典型的考題:
例3如圖6所示,在 C 點用力把桌腿 A 抬離地面時,桌腿 B 始終沒有移動,請在 C 點畫出最小作用力的示意圖.
例3所給答案如圖7.
這道題目可以說是一道經(jīng)典題目,單純從圖上分析,確實看不出題目和答案有什么問題.但是結(jié)合實際卻不難會有疑問.題目中顯然是把桌子當成了有兩個腿的平面,而事實上桌子確實是有4條腿的立體物體,所以圖中的力臂并不是最大的力臂,如果保持一個腿不動,使桌子抬起來,應(yīng)該從該腿的斜對邊最遠點用力,這時力臂才最大,才最省力.這本來是一個常識性的問題,但是不少考題卻沒有注意.由此可見聯(lián)系實際、深入思考之重要.
參考文獻:
[1]張雅慧.STEM教育理念下的初中物理教學(xué)實踐研究[D].揚州:揚州大學(xué),2022.
[2]蔡婷婷.初中物理力學(xué)疑難問題研究[D].重慶:西南大學(xué),2021.
[3]金玉龍.歸納總結(jié)在初中物理解題中的應(yīng)用[J].黑龍江教育(理論與實踐),2014(11):89-90.