《关于静力学中几个问题的研究》
研究报告
摘要：本课题的研究，从适应21世纪教育方式的变革和教学手段的更新，从实现学校跨越式发展和培养竞争型人才的需要出发，经过一年多的探索，总结出解决静力学中有关问题的一些方法，建起了物理试题、解题规律、论文等为一体的习题资源库，形成了一系列科学、实用、方便、直观的解题规律，并把习题资源库与学校多媒体资源库建立网页连接，研究出提高课堂效果的“四环节”教学，培养了一支有过硬教学本领的教师队伍，显著提高了学生的学习效果，提升了学校的办学品位。
关键词：静力学 平衡问题 习题库 规律 应用
一、 课题的提出
为了激发学生学习物理的兴趣，提高课堂教学效果，增强老师、学生对知识层次的理解，督促物理组同志业务能力的提高，在以后的教学工作中更好地提高教学成绩，富有情趣性的教学活动，使“寓教于乐”贯穿于物理教学之中。
二、 研究目标
1、完成《关于静力学中几个问题的研究》的研究报告。 2、探索出解决力学问题的基本思路、基本方法。
3、进一步培养学生的主体意识，促进学生成为学习的主人，发展学生的各方面能力，提高教学质量。
4、促进教师努力把先进的理念转化为有效的教学活动。 5、促进教师加强教学反思，付诸教学的改进。
6、促进教师对学生学习和发展的关注，教师学习方式的转变。 7、培养和提高学生的创新精神与实践能力。
三、 课题研究的理论依据研究的方法 (一) 、 课题研究的理论依据 （1）、认知学习理论。
一般认为，认知学习理论发端于早期认知理论的代表学派——格式塔心理学的顿悟说。但是，认知学习理论的真正形成却是六七十年代的事情。根据认知学习理论关于学习的基本观点，与教学实践结合，国内外研究者们提出了一系列指导教学设计的原则，国内学者将它们归纳为： 用直观的形式向学习者显示学科内容结构，应该让学习者了解教学内容中涉及的各类知识元之间的相互关系； 学习材料的呈示应适合于学习者认知发展水平，按照由简到繁的原则来组织教学内容。这儿所说的由简到繁是指由简化的整体到复杂的整体；学习以求理解才能有助于知识的持久和可迁移；向学生提供认知反馈可以确认他们的正确知识和纠正他们的错误学习。
（2）、人本主义理论。
人本主义教育理论强调学校以学习者为中心，努力适应学生的各种需要，发挥他们的各种潜能，使他们能够愉快地、创造性地学习，以培养出心理健康的人。人本主义教育认为，在教学过程中，应以“学生为中心”，教学以学习者为中心，让学生成为学习的真正主体； 人本主义教育理论还强调让学生亲自体验，在经验中发现自己的东西；教学内容上，人本主义教育强调学生的直接经验。马斯洛指出有必要让人们学会直接地用新鲜的目光检验现实，而不是只研究别人的实践结果，因为经验是不可由别人代为获取的。
人本主义教育理论强调以人的价值的实现、情感体验的满足、精神的健康、创造力的激发为教育宗旨。它重视个性的交往、师生间情感的交流。为建立平等和谐的师生关系提供可能，为学生可持续发展奠定基础。
（3）、创新教育理论。
人的创新能力从哪里来？心理学家斯坦等人的研究成果表明：通过适当的教育可以激发人们的创造性思维能力。大脑不但有巨大的贮存信息的能力，而且还有一个相应的以新的方式重组信息——创造新的思想的能力。但是，教育创新不可能脱离扎实的基础，没有扎实基础的教育创新，只能是空中楼阁。21世纪是一个新的世纪，谁拥有了创新性人才，谁就占领知识创新、科技创新的制高点，
谁就能在知识经济的大潮中获得生存与发展的权利，谁就能在激烈的国际竞争中取得成功。而我们今天对基础知识的深入研究，其目的就是为我们明天的创新打好基础，做好铺垫。
(二) 、课题研究的方法
（1） 加强教师理论学习，统一思想、提高认识，搞好各年段不同层次分工、衔接、合作。
（2） 设法营造宽松活跃的民主氛围，教师应学会利用情景法、操作法，游戏法，以及现代教学媒体中幻灯、录相与多媒体电脑等工具，让学生乐于发现问题、提出问题。
（3） 教师应研究运用对比、悬念、矛盾冲突、自学质疑等方法，创造问题情境，使学生善于发现问题、提出问题。
（4） 教师应研究应用学生群体意识，引导学生通过交流讨论，实践操作，探索问题解决问题。重视给予足够的思维活动空间。研究如何引导学生联系实际，培养应用意识。
四、研究过程
（一）、静力学基本知识研究 1.静力学研究的内容是什么？
静力学是研究物体在力系作用下处于平衡的规律。 2. 什么叫平衡力系？
答：在一般情况下，一个物体总是同时受到若干个力的作用。我们把作用于一物体上的两个或两个以上的力，称为力系。能使物体保持平衡的力系，称为平衡力系。
3．平衡、力系的平衡条件、力系的简化或力系的合成、等效力系。 平衡：在一般工程问题中，物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动，称为平衡。例如，房屋、水坝、桥梁相对于地球是保持静止的；在直线轨道上作匀速运动的火车，沿直线匀速起吊的建筑构件，它们相对于地球作匀速直线运动，这些物体本身保持着平衡。其共同特点，就是运动状态没有变化。
力系的平衡条件：讨论物体在力系作用下处于平衡时，力系所应该满足的条件，称为力系的平衡条件，这是静力学讨论的主要问题。
力系的简化或力系的合成：在讨论力系的平衡条件中，往往需要把作用在物体上的复杂的力系，用一个与原力系作用效果相同的简单的力系来代替，使得讨论平衡条件时比较方便，这种对力系作效果相同的代换，就称为力系的简化，或称为力系的合成。
等效力系：对物体作用效果相同的力系，称为等效力系。 4. 力的定义
力的定义： 力是物体之间的相互机械作用。这种作用的效果会使物体的运动状态发生变化(外效应)，或者使物体发生变形(内效应)。
既然力是物体与物体之间的相互作用，因此，力不可能脱离物体而单独存在，有受力体时必定有施力体。
5. 力的三要素
实践证明，力对物体的作用效果，取决于三个要素：(1)力的大小；(2)力的方向；(3)力的作用点。这三个要素通常称为力的三要素。
力的大小表明物体间相互作用的强烈程度。为了量度力的大小，我们必须规定力的单位，在国际单位制中，力的单位为N或kN。1 kN=1000 N
力的方向通常包含方位和指向两个涵义。如重力的方向是“竖垂向下”。 力的作用点指力对物体作用的位置。力的作用位置实际上有一定的范围，不过当作用范围与物体相比很小时，可近似地看作是一个点。作用于一点的力，称为集中力。
6.作用力和反作用力之间的关系
若甲物体对乙物体有一个作用力，则同时乙物体对甲物体必有一个反作用力，这两个力大小相等、方向相反、并且沿着同一直线而相互作用。
作用力和反作用力是分别作用在两个物体上的力，任何作用在同一个物体上的两个力都不是作用力与反作用力。
7．力的表示法
力是一个有大小和方向的量，所以力是矢量。
通常可以用一段带箭头的线段来表示力的三要素。线段的长度(按选定的比例)表示力的大小；线段与某定直线的夹角表示力的方位，箭头表示力的指向；带箭头线段的起点或终点表示力的作用点。
用字母符号表示力矢量时，常用黑体字如F或FP等表示一个力。
8．静力学基本原理。 答：静力学基本原理： （1）二力平衡条件
作用在同一刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的必要与充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上(简称二力等值、反向、共线)。 在两力作用下处于平衡的刚体称为二力体，如果刚体是一个杆件，则称为二力杆件。
应该注意，只有当力作用在刚体上时二力平衡条件才能成立。对于变形体，二力平衡条件只是必要条件，并不是充分条件。例如满足上述条件的两个力作用在一根绳子上，当这两个力是张力(即使绳子受拉)时，绳子才能平衡(图1-1b)。如受等值、反向、共线的压力就不能平衡。
图1-1
（2）加减平衡力系定理
在作用于刚体的任意力系中，加上或减去任何一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。
（3）作用力与反作用力定理
若甲物体对乙物体有一个作用力，则同时乙物体对甲物体必有一个反作用力，这两个 力大小相等、方向相反、并且沿着同一直线而相互作用。 在力的概念中已提到，力是物体间相互的机械作用，因而作用力与反作用力必然是同 时出现，同时消失。这里必须强调指出。作用力和反作用力是分别作用在两个物体上的力，任何作用在同一个物体上的两个力都不是作用力与反作用力。
9.合力与分力
作用于物体上的一个力系，如果可以用一个力F来代替而不改变原力系对物体的作用效果，则该力F称为原力系的合力，而原力系中的各力称为合力F的分力。