2025年02期
假设法在解决初中物理力学问题中的重要应用
【关键词】 ；
【正文】 摘 要：假设法是研究物理学的重要方法之一。一般要经过两个步骤：假设所要证明的结论成立，并依此为前提运用物理知识逐步推出相应的结果；若推出的结果与问题的条件相矛盾，则要证明的结论不成立；若推出的结果与问题的条件相符合，则要证明的结论成立。
关键词：假设法；科学思维；突破；提升
假设法是一种科学的思维方法，是研究物理规律的科学方法。一方面要以客观事实为依据，另一方面要对物理量、物理模型、物理条件、物理过程及物理状态等进行合理的假设，然后根据物理知识进行分析、讨论和计算，使问题迎刃而解。在中学物理教学中，假设法在很多地方都可以用到，教会学生掌握假设法，对学生学习中学物理有很大帮助。
假设法就是假设某种情况成立，然后看在这样的前提下所得出的结论与题中给的已知条件是否相符，进而推出结论的一种方法。假设法是研究物理学的重要方法之一，在解决力学问题中，它的作用就显得更为重要了。
一、牛顿第一定律中假设法的应用
研究物理学的基本方法是观察和实验，到目前为止，我们学习的物理知识一般都是通过实验来获得的，但并不是所有的物理规律都可以由实验直接得出。
牛顿第一定律是力学的基本定律之一，它描述了力和运动的关系的一个重要方面，指出一切物体不受力的作用时，保持静止状态或匀速直线运动状态。实际上不受力的物体是没有的。因此，不可能用实验来直接证明这一定律。
科学家们进行了如下实验：让同一小车从同一斜面的同一高度滑到铺有毛巾、棉布、木板的水平面上，结果在三种表面的前进的距离是不同的。本实验首先运用了控制变量的研究方法，一是控制小车进入水平面时的速度（让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下），是我们仅从小车运动距离的长短来判断其速度的变化；二是控制竖直方向上的力对小车运动的影响（每次实验表面都是平的），使影响小车运动速度变化的力只有水平方向上的阻力；三是控制小车对水平面的压力（每次都使用同一小车），使小车所受阻力仅与表面的粗糙程度有关。改变表面的粗糙程度就可以使小车受到的阻力逐渐减小，从而只研究小车速度变化与表面粗糙程度的关系。于是假设：如果表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，它的速度不会减慢，这时物体将以恒定不变的速度永远运动下去。后来由物理学家牛顿总结概括得出了牛顿第一定律。这里先由实验结果，到假设条件，最后推理概括得出结论，是由量变到质变的过程，已经通过了实践的考验。
二、受力分析中假设法的应用
在对物体进行受力分析时，有时对某个力是否存在不好判断，这时我们就可以运用假设法。
例1：物体随水平传送带一起向前做匀速直线运动，分析物体受力的情况：
解析：物体受重力G和传送带对它的支持力N，有的学生认为物体还受向右的摩擦力f的作用，到底受不受摩擦力的作用呢？我们可以用假设法来证明：假设物体受到向右的摩擦力的作用，则物体受到重力G，支持力N，摩擦力f的作用，如右图，其中重力和支持力是一对平衡力；水平方向只受摩擦力的作用，不能保持平衡状态，这与物体处于匀速直线运动状态相矛盾，所以物体不受摩擦力的作用。
例2：物体静止在斜面上，分析物体的受力情况。
解析：如右图，物体受重力G，支持力N、摩擦力f的作用。有些学生认为物体不受摩擦力的作用，假设物体不受摩擦力的作用，则物体只受重力和支持力，此二力不是一对平衡力，则物体不会处于静止状态，与题中物体静止是相矛盾的，所以物体应受摩擦力的作用、。
三、判断滑轮组绕线中假设法的运用
对于给定的滑轮组来说，其绕线方法只有两种：一种是绳子始端在定滑轮的钩处；另一种是绳子的始端在动滑轮的钩处。在解决实际问题中，到底是怎么绕呢？这时我们就可以运用假设法.
例3：要求承担物重的绳子段数为2，画出滑轮组的绕线方向（忽略动滑轮的重力和摩擦），
解析：除采用“奇动偶定”的绕线方法
外，也可假设始端在动滑轮钩处，画出绕线如图乙所示。此时有三段绳子吊起重物，不符合要求，所以始端应在定滑轮处，如图甲所示。
四、实心空心问题中假设法的运用
在解决判断物体是否是空心、内部是否有气泡此类问题时，应用假设法来解决，往往会简化问题。
例4：一个用模子浇出的钢铸件，质量是154.4kg，它所用的实心木模的质量是14kg，木模的密度是0.7×103kg/m3，钢的密度是7.9×103kg/m3，试计算说明这个钢铸件内部有没有气孔。
解析：判断钢铸件中有无气孔常用的方法有三种，就是比较密度ρ、质量m或体积V，但三种方法的前提均是假设物体是实心的，算出实心的密度ρ、质量m或体积V和物体的实际密度ρ、质量m或体积V进行比较，从而得出结论。
解1：比较密度ρ
假设钢铸件是实心的，那么钢铸件的密度应该等于钢的密度。
∴该铸件内部有气孔。
解2：比较质量m
假设钢铸件是实心的，算出等体积的实心钢铸件的质量和实际铸件的质量进行比较。
∴该铸件内部有气孔。
解3：比较体积V
假设钢铸件是实心的，算出实心等质量钢铸件的体积和实际铸件的体积进行比较。
∴该铸件内部有气孔。
说明：三种方法虽然均可比较出实心还是空心，但是具体采用哪种方法还要看题中是否还有其它的要求，如果题中还要求算出空心的体积或者说是空心部分注满其它物质求总质量，那么选择第三种比较体积的方法最好。
五、在判断杠杆平衡方面假设法的应用
在解决杠杆类平衡问题时，我们也经常用到极端假设法，即把变化的物理现象或过程推到极端，通过对极端状态的分析、判断使物理过程进行的情况充分地显露出来，从而推出正确的结论。
例5：如图所示，杠杆上分别放着质量不相等的两个球，杠杆在水平位置平衡，如果两球以相同速度同时匀速向支点移动，则杠杆（ ）
A. 仍能平衡
B. 不能平衡，大球那端下沉
C. 不能平衡，小球那端下沉
D. 无法判断
解析：我们可以在解答的过程中将杠杆平衡的条件作为主要的依据，由题知大球的力臂会小于小球的力臂，如果两个球用同样的速度移动，我们可以应用“假设法”，经过足够长的时间移动，那么大球会较小球先到达支点，而小球依旧会处于支点的右侧，那么这时候，杠杆的右侧就会出现下沉的现象。
这个问题如果应用传统的方法进行解决，那么就需要将杠杆平衡条件充分地利用起来，通过杠杆平衡条件去判断两者之间存在的利弊关系，然后再通过计算比较两边力和力臂乘积的大小，得出结论。这种方法的计算量一般都比较大，在计算的过程中很容易出现错误，那么此时就可以应用假设法进行解题。
由上述几种情况我们可以看出，在用假设法解受力分析问题时，一般要经过两个步骤：
（1）假设所要证明的结论成立，并依此为前提运用物理知识逐步推出相应的结果。
（2）若推出的结果与问题的条件相矛盾，则要证明的结论不成立；若推出的结果与问题的条件相符合，则要证明的结论成立。
实践表明，在初中物理教学中，假设法的应用是非常有效的，它能够通过对问题的一种假设，有效的突破物理难题，降低物理题的难度。同时，学生在应用假设法的过程中，对学习物理产生一定的兴趣，从而提升学习物理的积极性，提高物理的学习成绩。
总之，假设法是物理研究的基本技术之一，也是人类发明创造探求真理的阶梯，整个科学发展史证明，没有假设就没有科学理论，我们一定要善于运用假设思想，提出问题，解决问题。
参考文献:
[1]李鸿，假设法在物理解题中的应用《教育革新》2010年08期。
[2]赵云家，《学习方法报·理化教研周刊》2012年第1期。
[3]冷建军，《数理化学习》（初中版）2011年第2期。
关键词：假设法；科学思维；突破；提升
假设法是一种科学的思维方法，是研究物理规律的科学方法。一方面要以客观事实为依据，另一方面要对物理量、物理模型、物理条件、物理过程及物理状态等进行合理的假设，然后根据物理知识进行分析、讨论和计算，使问题迎刃而解。在中学物理教学中，假设法在很多地方都可以用到，教会学生掌握假设法，对学生学习中学物理有很大帮助。
假设法就是假设某种情况成立，然后看在这样的前提下所得出的结论与题中给的已知条件是否相符，进而推出结论的一种方法。假设法是研究物理学的重要方法之一，在解决力学问题中，它的作用就显得更为重要了。
一、牛顿第一定律中假设法的应用
研究物理学的基本方法是观察和实验，到目前为止，我们学习的物理知识一般都是通过实验来获得的，但并不是所有的物理规律都可以由实验直接得出。
牛顿第一定律是力学的基本定律之一，它描述了力和运动的关系的一个重要方面，指出一切物体不受力的作用时，保持静止状态或匀速直线运动状态。实际上不受力的物体是没有的。因此，不可能用实验来直接证明这一定律。
科学家们进行了如下实验：让同一小车从同一斜面的同一高度滑到铺有毛巾、棉布、木板的水平面上，结果在三种表面的前进的距离是不同的。本实验首先运用了控制变量的研究方法，一是控制小车进入水平面时的速度（让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下），是我们仅从小车运动距离的长短来判断其速度的变化；二是控制竖直方向上的力对小车运动的影响（每次实验表面都是平的），使影响小车运动速度变化的力只有水平方向上的阻力；三是控制小车对水平面的压力（每次都使用同一小车），使小车所受阻力仅与表面的粗糙程度有关。改变表面的粗糙程度就可以使小车受到的阻力逐渐减小，从而只研究小车速度变化与表面粗糙程度的关系。于是假设：如果表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，它的速度不会减慢，这时物体将以恒定不变的速度永远运动下去。后来由物理学家牛顿总结概括得出了牛顿第一定律。这里先由实验结果，到假设条件，最后推理概括得出结论，是由量变到质变的过程，已经通过了实践的考验。
二、受力分析中假设法的应用
在对物体进行受力分析时，有时对某个力是否存在不好判断，这时我们就可以运用假设法。
例1：物体随水平传送带一起向前做匀速直线运动，分析物体受力的情况：
解析：物体受重力G和传送带对它的支持力N，有的学生认为物体还受向右的摩擦力f的作用，到底受不受摩擦力的作用呢？我们可以用假设法来证明：假设物体受到向右的摩擦力的作用，则物体受到重力G，支持力N，摩擦力f的作用，如右图，其中重力和支持力是一对平衡力；水平方向只受摩擦力的作用，不能保持平衡状态，这与物体处于匀速直线运动状态相矛盾，所以物体不受摩擦力的作用。
例2：物体静止在斜面上，分析物体的受力情况。
解析：如右图，物体受重力G，支持力N、摩擦力f的作用。有些学生认为物体不受摩擦力的作用，假设物体不受摩擦力的作用，则物体只受重力和支持力，此二力不是一对平衡力，则物体不会处于静止状态，与题中物体静止是相矛盾的，所以物体应受摩擦力的作用、。
三、判断滑轮组绕线中假设法的运用
对于给定的滑轮组来说，其绕线方法只有两种：一种是绳子始端在定滑轮的钩处；另一种是绳子的始端在动滑轮的钩处。在解决实际问题中，到底是怎么绕呢？这时我们就可以运用假设法.
例3：要求承担物重的绳子段数为2，画出滑轮组的绕线方向（忽略动滑轮的重力和摩擦），
解析：除采用“奇动偶定”的绕线方法
外，也可假设始端在动滑轮钩处，画出绕线如图乙所示。此时有三段绳子吊起重物，不符合要求，所以始端应在定滑轮处，如图甲所示。
四、实心空心问题中假设法的运用
在解决判断物体是否是空心、内部是否有气泡此类问题时，应用假设法来解决，往往会简化问题。
例4：一个用模子浇出的钢铸件，质量是154.4kg，它所用的实心木模的质量是14kg，木模的密度是0.7×103kg/m3，钢的密度是7.9×103kg/m3，试计算说明这个钢铸件内部有没有气孔。
解析：判断钢铸件中有无气孔常用的方法有三种，就是比较密度ρ、质量m或体积V，但三种方法的前提均是假设物体是实心的，算出实心的密度ρ、质量m或体积V和物体的实际密度ρ、质量m或体积V进行比较，从而得出结论。
解1：比较密度ρ
假设钢铸件是实心的，那么钢铸件的密度应该等于钢的密度。
∴该铸件内部有气孔。
解2：比较质量m
假设钢铸件是实心的，算出等体积的实心钢铸件的质量和实际铸件的质量进行比较。
∴该铸件内部有气孔。
解3：比较体积V
假设钢铸件是实心的，算出实心等质量钢铸件的体积和实际铸件的体积进行比较。
∴该铸件内部有气孔。
说明：三种方法虽然均可比较出实心还是空心，但是具体采用哪种方法还要看题中是否还有其它的要求，如果题中还要求算出空心的体积或者说是空心部分注满其它物质求总质量，那么选择第三种比较体积的方法最好。
五、在判断杠杆平衡方面假设法的应用
在解决杠杆类平衡问题时，我们也经常用到极端假设法，即把变化的物理现象或过程推到极端，通过对极端状态的分析、判断使物理过程进行的情况充分地显露出来，从而推出正确的结论。
例5：如图所示，杠杆上分别放着质量不相等的两个球，杠杆在水平位置平衡，如果两球以相同速度同时匀速向支点移动，则杠杆（ ）
A. 仍能平衡
B. 不能平衡，大球那端下沉
C. 不能平衡，小球那端下沉
D. 无法判断
解析：我们可以在解答的过程中将杠杆平衡的条件作为主要的依据，由题知大球的力臂会小于小球的力臂，如果两个球用同样的速度移动，我们可以应用“假设法”，经过足够长的时间移动，那么大球会较小球先到达支点，而小球依旧会处于支点的右侧，那么这时候，杠杆的右侧就会出现下沉的现象。
这个问题如果应用传统的方法进行解决，那么就需要将杠杆平衡条件充分地利用起来，通过杠杆平衡条件去判断两者之间存在的利弊关系，然后再通过计算比较两边力和力臂乘积的大小，得出结论。这种方法的计算量一般都比较大，在计算的过程中很容易出现错误，那么此时就可以应用假设法进行解题。
由上述几种情况我们可以看出，在用假设法解受力分析问题时，一般要经过两个步骤：
（1）假设所要证明的结论成立，并依此为前提运用物理知识逐步推出相应的结果。
（2）若推出的结果与问题的条件相矛盾，则要证明的结论不成立；若推出的结果与问题的条件相符合，则要证明的结论成立。
实践表明，在初中物理教学中，假设法的应用是非常有效的，它能够通过对问题的一种假设，有效的突破物理难题，降低物理题的难度。同时，学生在应用假设法的过程中，对学习物理产生一定的兴趣，从而提升学习物理的积极性，提高物理的学习成绩。
总之，假设法是物理研究的基本技术之一，也是人类发明创造探求真理的阶梯，整个科学发展史证明，没有假设就没有科学理论，我们一定要善于运用假设思想，提出问题，解决问题。
参考文献:
[1]李鸿，假设法在物理解题中的应用《教育革新》2010年08期。
[2]赵云家，《学习方法报·理化教研周刊》2012年第1期。
[3]冷建军，《数理化学习》（初中版）2011年第2期。
- 【发布时间】2023/4/10 12:09:14
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