如果你先选公式,你回答的是数字。如果你先画图,你回答的是情境。这个转换,正是解决许多”公式我知道,却还是做错”的关键。
本页用一个例子示范这个习惯,再给你一套可以反复使用的方法。三角形与方位推理板练习同样的想法:先选关系式,再计算。
为什么先挑公式会出错?
公式看起来像食谱,所以很容易把数字配到最近的那个公式。问题是,题目常会故意给出多余的量,而错误的公式可以把它们全部用上,还是算出一个整齐的数字。
草图迫使你决定发生了什么。哪些力在作用?
它们朝哪个方向?物体是静止、匀速,还是在加速?
四步习惯
- 画: 把物体画成方块或圆点。把每个力画成箭头,标出方向和大小。
- 标: 给每个已知数字标上符号和单位,把未知量标上问号。
- 说: 先用文字说出关系,再写符号,例如”合力等于质量乘以加速度”。
- 查: 检查答案的单位和合理性。
完整例题
一个 60 kg 的箱子在水平地面上被 150 N 的水平力推动。箱子受到 90 N 的摩擦力。求箱子的加速度。
画: 一个方块,向右有 150 N 的箭头,向左有 90 N 的箭头。重力和地面支持力在竖直方向互相平衡,所以运动只在水平方向。
标: m = 60 kg,推力 = 150 N,摩擦力 = 90 N,a = ?
说: 加速度来自合力,所以 a = 合力 ÷ 质量。
算: 合力 = 150 − 90 = 60 N,向右。a = 60 ÷ 60 = 1.0 m/s²,向右。
查: 60 N 的合力作用在 60 kg 的质量上,加速度很小,符合日常推重箱子的感觉。单位也吻合,因为 N ÷ kg = m/s²。
要留意的错误
一位学生看到 150 N 和 60 kg,直接套 a = F ÷ m,写出 150 ÷ 60 = 2.5 m/s²。
算术没有错,但答案是错的,因为 150 N 不是合力。摩擦力的箭头没有画出来,所以那 90 N 从未进入算式。
修正的办法不是新公式,而是画图,它让第二个箭头不可能被漏掉。
自我检测
1. 一辆质量 1200 kg 的汽车,引擎力为 3000 N,阻力为 1800 N。求它的加速度。
显示答案
合力 = 3000 − 1800 = 1200 N,向前。a = 1200 ÷ 1200 = 1.0 m/s²。
2. 一个 2.0 kg 的物体静止悬挂在弹簧秤上。取 g = 10 N/kg。弹簧秤的读数是多少?
显示答案
静止表示力平衡。重力 = 2.0 × 10 = 20 N,向下,所以拉力是 20 N,向上。弹簧秤读数是 20 N,不是 2.0 kg。
3. 一部质量 800 kg 的电梯被缆绳向上拉,缆绳拉力为 9000 N。取 g = 10 N/kg。求它的加速度。
显示答案
重力 = 800 × 10 = 8000 N,向下。合力 = 9000 − 8000 = 1000 N,向上。a = 1000 ÷ 800 = 1.25 m/s²,向上。
接下来去哪里
在为指定情境画出力图中练习画图这一步,接着计算合力,再把合力与加速度联系起来。力与动量模块收录了完整的练习,物理学习指南则显示这个习惯如何延伸到其他课题。
有些学生在课堂上画图很轻松,到了限时考卷就僵住。老师可以在线上一对一物理补习中与你演练那一刻。