生物力学分析方法范文篇1

一、整体法介绍

在高中的学习阶段，很多理科同学都会觉得物理的整个学习过程都很枯燥，甚至有的同学直接放弃了物理的学习。在我们最初接触到高中物理时，所学的知识就是力学板块。然而，力学虽然是第一章的内容，但并不是我们想象的那样简单。整体法，作为解决高中力学问题的常用方法之一，它的核心思想是将几个物体视为一个整体，然后对这个整体进行受力分析，只研究整体的受力情况，不考虑几个物体内部的受力（主要是摩擦力），这样就可以极大地简化受力分析。在高中的力学学习过程中，应用整体法能够解决很多章节的问题，包括力学受力分析、动力学问题和动量等。因此，本人认为整体法是解决高中物理难题的一个重要方法，因而有必要进行介绍，旨在为更多的同学提供借鉴。

二、受力分析过程介绍

目前，随着高考物理难度的不断提高，即使是力学板块，一般涉及到的题型都是物体处于运动状态，几个物体之间存在相互作用力，然而，有些力是否存在，需要同学们进一步分析，仅仅是受力分析过程，都给很多同学造成了困扰。在解决这种类型的力学问题时，我们要严格按照解决步骤进行：第一，按照顺序对物体进行受力分析。我们接触到最多的力包括重力、弹力和摩擦力。重力是物体受到地球引力而产生的，这个相对比较好分析；而摩擦力需要弹力才能产生，同时摩擦力又分为静摩擦力和动摩擦力两种，所以一般先考虑弹力，最后再分析摩擦力；第二，确定受力的数量和方向。学过物理的学生都应该知道，力是一个矢量，即既有大小又有方向。对于重力来说，它的施力物体是地球，因而重力的大小和方向都是唯一的。对于弹力来说，产生弹力的首要条件是物体之间的接触，但是两个物体接触不一定产生弹力，这就要求学生从物体接触后产生的形变和角度进行分析，受力方向一般指向物体。对于摩擦力来说，分为静摩擦力和动摩擦力，而且并不是两个物体接触后就产生摩擦力那么简单。产生摩擦力的条件比较苛刻，一是两个物体表面是粗糙的；二是接触的两个物体之间要有弹力；三是两个物体处于相对运动或者有相对运动的趋势；四是两个物体必须有接触。因此，虽然受力过程介绍起来如此复杂，但是只有同学们掌握受力分析的方法，对所有的力逐一进行分析，问题的解答方法就很清楚了。

三、整体法在受力分析中的应用

我们接下来以一个力学例子介绍整体法在力学受力分析中的应用。例如：如图1所示，质量mB=20kg的木板B放在水平的地面上，质量mA=10kg的木箱放在B上，一根轻绳栓在A上（轻绳的质量不计），轻绳与水平地面的夹角θ=37o。已知，木箱A与木板B之间的动摩擦系数μ1=0.6，现要求用水平方向的力F=100N将B从A匀速向右拉，求木板B与地面的摩擦系数μ2的大小[1]？

通过审题，要求将B从A的下面匀速抽出，说明B所受的合力为零。

解题过程如下：单独对A受力分析，如甲图，得：

如果题目改变一下，即若要求将木板B从木箱A的下面以某一加速度a匀加速抽出，试问，还能对A、B进行整体受力分析吗？

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一、常见错误及原因

1.研究对象不清

研究物理问题时，首先要弄清研究对象，看似简单的步骤，但是在实际学习当中，不少学生不注重审题，凭主观感觉把力画错.如图1所示，有些学生在对小球受力分析时，经常错画出力F，并认为力F是小球挤压木板的力.正是因为没有注意研究对象的选取，错把木板受到的力画在小球上面.

图1图2

2.受力分析与处理力的过程相互混淆

受力分析指画出物体实际受到的每个力，且每个力都能找到其施力物体.而处理力的过程是指对力进行运算或分析，常用的方法有合成、分解、正交分解等.有些学生经常把分析受力的过程与处理力的过程相互混淆.如图2所示，有些学生在对静止在斜面上的木块分析受力时，多画出力F，并且认为木块正是在力F的作用下，才有沿斜面向下运动的趋势.他们把重力的其中一个作用效果（使木块有向下运动的趋势）错当成实际的力画出来了，分力合力不清，原因就是把受力分析与处理力的过程相互混淆了.

3.各种力方向的特点不清

每种性质的力的方向都有其易错点，如重力的竖直向下与垂直向下的区别，弹力的方向及有无的判断，摩擦力的方向与相对运动相反还图3图4是与运动方向相反，安培力、洛伦兹力等方向如何判断等等.由于基本的知识储备不足，导致在受力分析过程中把力的方向画错.如在轻杆模型中，不可转动的轻杆，右端装有滑轮，用一根细绳跨过滑轮悬挂一重物.在受力分析时很容易把图3错画成图4.错误的原因是没有注意到轻杆上的弹力不一定沿杆的方向.

二、应对策略

1.掌握基本知识和规范.让学生掌握各种力的特点和易错点，同时应当结合多种物理模型进行说明，让学生去体会理解这些力，而不是去记住这些力.在受力分析时，按照步骤，做到有顺序、有理由，而不是凭感觉去画力.

2.掌握一些基本处理方法.

（1）假设法.假设法是受力分析常用的方法之一，可以用来判断弹力的有无，摩擦力的方向等等.如图5所示，小球与倾斜面OM间弹力的有无，可假设它们之间有弹力，则与小球处于静止状态相矛盾.

图5图6

（2）整体法隔离法.整体法是将几个物体作为一个整体来分析的方法，不需要去分析整体内部各物体间的作用.隔离法是将研究对象与周围物体分隔开，分析其他物体给它的作用力.如图6所示，三个质量均为m的物体被墙夹住且静止时，分析B物体受到的摩擦力时可单独隔开B物体，得到A、C给B的摩擦力，分析墙对A、C的摩擦力时，可把A、B、C作为整体，此时整体也受三个力作用，即可得出A、C受到墙的摩擦力.

（3）根据物体的运动状态进行分析.“力是改变物体运动状态的原因”，从物体的运动可以反推出物体的受力情况.这也是受力分析的重点考查内容，高中物理的力学、电磁学部分都有这一方法的运用.如图7所示，一带电小球在水平垂直于纸面向里的磁场和水平左右方向的电场中沿直线MN运动，问小球带何种电荷？电场的方向如何？运动是由M到N，还是由N到M？因为小球的轨迹为直线，所以可能合力为零，也可能合力不为零而沿直线MN方向.如果合力不为零，则小球的速度会发生变化，从而影响洛伦兹力的大小和方向，会导致合力也不沿MN方向，小球会做曲线运动，所以唯一的情况就是合力为零；可假设是正电荷，则得出第二个图，可假设是负电荷，则得出第三个图.

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药物分析学科特点决定了药物分析课程涵盖内容的广泛性，对学生提出了更高的要求，既要有分析化学、有机化学、药物化学等课程的基础，又要具备药剂学等相关知识，且在学习过程中要接触大量的化学结构、分析方法等繁杂而枯燥的内容。因此，为了培养合格的、能够胜任今后药品研究、生产、供应、临床使用及监督管理过程中的分析检验工作的专门人才，对任课教师也提出更高的要求。根据药物分析的学科特点，结合自身的教学实践，笔者从以下几个方面初步探讨如何有效的组织和提高药物分析学科的教学质量和效果。

1树立药典在药物分析中的指导地位

《中国药典》是我国药品研制、生产、经营、使用和监督管理等均应遵循的法定标准，是国家药物领域及药物体制的最高法规，也是药物生产、流通领域的必备法典[3]。随着药物分析技术的不断发展和更新，以及医药技术的整体发展和进步，《中国药典》随之做相应的调整和完善。目前《中国药典》每五年更新一次，与之密切相关的药物分析的教学内容和实验教学必须保持同样的更新和发展。药物分析学科的教学目标及教学任务也决定了对药典等法典和规范的学习不仅是药物分析学习中的一项重要内容，也是学生胜任未来的药物分析工作的重要保障。

因此，在药物分析的教学实践中，《中国药典》要始终处于不可动摇的指导地位。这就要求任课教师在理论课授课过程中加强《中国药典》的教学力度。当前，药物分析教材中尽管有介绍药典概况的章节，但其仅仅局限于了解中国药典的基本结构及其沿革，掌握凡例中部分与药学相关的术语和计量单位等。对于初步学习药物分析以及首次接触《中国药典》的学生来说，这部分内容是远远不够的，学生很难理解《中国药典》的重要地位以及在药品研发、临床用药中的使用价值。大多数药学专业的学生在学习完药物分析课程后，仍然对《中国药典》理解不深入，更不用说掌握《中国药典》的使用方法了。因此，教师在理解吃透《中国药典》的基础上，在教学过程中，将之逐章渗透，对主要药物类型的分析方法教学中，要有意识结合药典规定的实例进行，通过这种循序渐进的教学模式，让学生逐渐掌握中国药典的相关内容，同时熟悉和掌握药典各部分的功能和重要性。

此外，为了开阔学生的药学视野，在授课中有意识的介绍国外药典对特定类型药物的分析方法，并将之和《中国药典》进行比较分析。采用这种教学模式，使学生既能掌握特定类型药品分析方法的原理、本质及优缺点，又可以初步了解和认识国际药学的研究领域，对培养合格的药物分析专门人才，起到事半功倍的效果。

2重视案例教学

案例教学法是美国哈佛大学工商管理研究生院1918年首创的教学方法，通过组织学生研究讨论一系列案例，并引导学生提出解决问题的方法，进而使学生掌握相关课程的专业技能和知识等[4]。作为国外企业管理教学中一种较为成功的教学方法，案例教学法能够很好的解决教学中出现的理论与实践相结合的问题，因而也引起了国内企业及高校的关注。

前文已经提到，药物分析内容复杂，涉及到分析化学、有机化学及药物化学等学科的知识，因此，单纯依靠老师的照本宣科，很难提高学生的积极性和学习兴趣，再加上药物分析涉及到大量的药物结构信息及分析技术，会进一步增加学生的厌学情绪，使用传统的教学模式很难保证教学质量。作为一门实践性很强的学科，药物分析研究的重点是药品及其制剂的质量问题，与大众的生活息息相关。生活中药品质量案例普遍存在，药品安全问题同样突出，这就为药物分析课程开展案例教学提供了良好的土壤。通过引入和药品质量相关的案例，积极引导学生对药品质量控制的关注，在潜移默化中掌握检测药品质量所需要的理论和手段。通过将案例教学法引入课堂教学，既能够激发学生的学习兴趣、提高学生分析解决实际问题的能力，又能提高课堂效率，同时为学生今后的就业奠定专业基础。

3PBL教学手段的应用

俗语说“兴趣是最好的老师”，教师通过在课堂教学中合理地创设问题情境，可以有效激发学生的好奇心和学习兴趣，这种以问题为核心，以学生为主体，教师引导学生讨论的教学模式即PBL（ProblemBasedLearning）教学法[5]。采用该教学模式，可以逐步提高学生提出问题、分析问题、解决问题的能力，使学生处于主动学习的状态中。

比如，食品安全关乎国民健康，在药物分析教学中可以引用一些重大的食品安全事件，结合药物分析的基本理论，引导学生积极思考。例如，针对瘦肉精事件，给学生提出以下问题：（1）瘦肉精对人健康的危害是什么？（2）瘦肉精的化学结构及性质如何？（3）如何建立有效的检测瘦肉精的方法，以避免今后出现类似的食品安全事件等。通过上述问题的提出，鼓励学生收集相关资料，通过资料的收集及提取，引导学生从瘦肉精的结构入手，去建立合适的分析检测方法。完成上述工作后，学生会认识到瘦肉精的化学结构和书上的“苯乙胺类药物分析”相关知识比较接近，然后再鼓励学生以书上的知识为基础，提出他们认为的较为可行的质量检测方法。通过这种问题为导向的教学方法，锻炼学生的逻辑推理能力、知识归纳应用能力、独立思考解决问题的能力等。

采用类似的教学方法，要注意设置与日常生活密切相关的问题，以引起学生的共鸣和探索问题答案的兴趣。同时针对中国学生怕出头、害怕失败及畏惧的心理，老师要积极引导，鼓励学生表达自己的观点，争取让全体学生参与到问题的讨论中去，充分享受到讨论问题收获知识的乐趣。

4加强实验环节，培养学生科学态度

药物分析还是一门实验学科，药物分析重要的任务之一是培养能够使用和监督管理药品研发、生产和使用过程中的分析检验工作，并具备解决药品质量问题的基本思路和能力。药物分析实验课是《药物分析》课程的重要组成部分。通过药物分析实验，学生才能将理论知识在实验实践中加以运用和理解，同时通过实验实践，学生才能熟悉并掌握药物分析工作所要求的实验操作技能，并逐步培养独立设计分析实验的能力。

因此，在药物分析教学中，任课老师应当给学生强调实验的重要性，并结合教学大纲和《中国药典》的实例选择合适的案例开展实验教学，帮助学生理解药物分析学科的特点，使学生逐步理解实验研究对象、研究目的以及实验方法之间的联系。实验方法方面，要尽可能多的涉及药物分析中经典的方法，比如容量分析法、分光光度法、高效液相色谱法、气相色谱法等，进一步完善学生药物分析的知识结构，提高对药物分析学科的理解和认识。

药物分析是保证药品质量的重要手段之一，事关全民健康的大事，所以在具体的实验教学实践中，教师要强调药物分析实验所要求的严谨、求实、求是的科学态度。要求学生首先从细节着手，不论是分析仪器的清洗、实验设备的使用、实验数据记录等均要做出严格的要求，培养诚实严谨的科学态度。

5合理使用多媒体教学

现行的药物分析教材除了药物的制剂分析、药典知识简介及药品杂质分析外，大部分章节是以药物的化学结构来分类的。从药物的化学结构出发，来分析药物及其衍生物的性质和分析检测方法，尽管有利于帮助学生建立明确的知识体系，但由于药物化学结构抽象、枯燥，再加上药物分析、仪器分析理论艰涩难懂，使用传统的黑板板书教学模式很难提高学生的学习兴趣和学习效率。多媒体教学模式的出现可以很好的解决上述难题。

使用动态的幻灯片及多媒体技术，教师可以把药物的分子结构清晰的展现在学生的面前，以加深学生对药物化学结构的理解。此外，使用动画技术或通过超链接的形式，把药物分析、仪器分析的原理以动态或影像的形式展示给学生，把复杂、枯燥、抽象的理论转化为具体的、鲜活的、形象的实例。对于需要学生重点掌握的内容和知识点，通过更改文字的大小、颜色以及增加醒目的标示予以提醒。

采用多媒体的教学模式既可以提高学生的学习兴趣，又可以提高学习效率，但在制作多媒体教学课件时切记，教师要重视课件内容的编排，哪些地方需要重点讲解？哪些地方需要动画展示？哪些地方需要影像表现？教师都要做到心中有数，尽可能的发挥多媒体教学的优势，切忌把课本上的内容简单、机械的拷贝到PPT上，然后再对着PPT照本宣科。