在小學(xué)數(shù)學(xué)課外興趣小組學(xué)習(xí)中,行程問(wèn)題一直是學(xué)生學(xué)習(xí)中的一個(gè)難點(diǎn),題目中紛繁的條件、變化多樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)……這些表象妨礙了學(xué)生對(duì)行程問(wèn)題本質(zhì)的把握和理解,使學(xué)生把注意力過(guò)多地集中在運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)中。如何才能使學(xué)生透過(guò)這些運(yùn)動(dòng)表象的迷惑而輕松挖掘出行程問(wèn)題的本質(zhì)含義呢?在教學(xué)中我設(shè)計(jì)了一種解題方案——“化動(dòng)為靜”。這種方法具體表現(xiàn)在先假定一種正在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的物體靜止不動(dòng),讓學(xué)生通過(guò)對(duì)另一種物體的單一運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析,使學(xué)生在直觀示意圖中確定出運(yùn)動(dòng)路程,分析物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,從而得出解答題目的正確方法。
“化動(dòng)為靜”的主要作用是能快速地找出運(yùn)動(dòng)物體的路程,然后對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)路程進(jìn)行分析,判斷這個(gè)路程是屬于兩種運(yùn)動(dòng)物體的路程和(合行)還是路程差(多行),進(jìn)而選擇正確的解題策略。
下面我從線速度和角速度兩方面談一談“化動(dòng)為靜”的具體運(yùn)用。
一、“化動(dòng)為靜”在線速度中的運(yùn)用
如題:“一列快車(chē)長(zhǎng)300米,正以30米/秒的速度從A城開(kāi)往B城,前面有一列長(zhǎng)450米的慢車(chē)以15米/秒的速度同向行駛,從快車(chē)車(chē)頭追上慢車(chē)車(chē)尾到兩車(chē)錯(cuò)車(chē)為止,共需要用幾秒鐘?”
這是火車(chē)行程問(wèn)題中較難的一類(lèi),學(xué)生不僅很難看出本題的火車(chē)運(yùn)動(dòng)路程,而且由于本題出現(xiàn)了兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體,這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體都是有一定長(zhǎng)度的,這為學(xué)生分析時(shí)帶來(lái)了一定的障礙。如圖1
如果思考時(shí)把兩個(gè)物體都看成運(yùn)動(dòng)狀態(tài)則很難確定快車(chē)追過(guò)慢車(chē)時(shí)的追及路程,在教學(xué)中我引導(dǎo)學(xué)生把慢車(chē)當(dāng)作一種靜止物體,畫(huà)出示意圖2:
通過(guò)這幅示意圖學(xué)生能很清晰地看出快車(chē)要超過(guò)慢車(chē)必須比慢車(chē)多行的路程是:快車(chē)車(chē)長(zhǎng)+慢車(chē)車(chē)長(zhǎng),也就是本題中的路程差。根據(jù)追及問(wèn)題的解題方法可列式:(300+450)÷(30-15)求出本題的答案。
二、“化動(dòng)為靜”在角速度中的運(yùn)用
如題:“小明在3點(diǎn)55分開(kāi)始做數(shù)學(xué)作業(yè),做完時(shí)時(shí)針與分針恰好離鐘面上的數(shù)字‘4’距離相等(沒(méi)超過(guò)5點(diǎn)),小明做數(shù)學(xué)作業(yè)用了多少分鐘?”
眾所周知,如果把鐘面平均分成12份,時(shí)針每小時(shí)會(huì)運(yùn)行其中的一份,即60分行走30度,求出時(shí)針每分行0.5度;分針每小時(shí)繞鐘面旋轉(zhuǎn)一周,即60分行走360度,求出分針每分行6度??蓛H僅了解這些常識(shí)性的知識(shí)還是很難解決上面的題目,同學(xué)們不能確定開(kāi)始做題時(shí)分針與時(shí)針的具體位置,也不能確定解完題時(shí)分針與時(shí)針的具體位置,也就是說(shuō)我們很難確定分針與時(shí)針的運(yùn)動(dòng)路程以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(即本題屬于相遇問(wèn)題還是追及問(wèn)題)。
為了讓學(xué)生能確定分針與時(shí)針的起始位置,我們可以假定小明在4點(diǎn)整開(kāi)始解題(那時(shí)容易求出時(shí)針與分針的距離為120度),繼而使用“化動(dòng)為靜”假設(shè)時(shí)針停止不動(dòng),它離數(shù)字“4”有0度,而分針如果也要離數(shù)字“4”為0度的話,它就要從數(shù)字“12”行到數(shù)字“4”,也就是說(shuō)分針要行走30×4=120度。 (如圖3)
通過(guò)“化動(dòng)為靜”,我們找到了分針與時(shí)針具體運(yùn)行的路程,為解決本題提供了可行的依據(jù),最后我們只需要確定這120度的路程是屬于路程和還是路程差即可。稍微想想就會(huì)明白,分針不可能到數(shù)字“4”,而時(shí)針一定會(huì)超過(guò)數(shù)字“4”,說(shuō)明分針不可能比時(shí)針多行120度,而是分針與時(shí)針共同行走了120度,這120度是兩針的路程和,本題屬于相遇問(wèn)題。解法如下:
4×30÷(6+0.5)=18 (分)
18+(60-55)=23(分)
答:小明做數(shù)學(xué)作業(yè)用了23分。
“化動(dòng)為靜”的解題依據(jù)其實(shí)就是利用了參照物的原理。運(yùn)用“化動(dòng)為靜”時(shí),往往把其中運(yùn)動(dòng)較慢的物體先假定不動(dòng),如果是追及問(wèn)題,就相當(dāng)于是從運(yùn)動(dòng)較快物體中取出與運(yùn)動(dòng)較慢物體相等的一部分速度,用來(lái)抵消運(yùn)動(dòng)較慢物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),使它保持靜止不動(dòng),運(yùn)動(dòng)較快物體剩余的速度(兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的速度差)獨(dú)自行完兩個(gè)物體之間相距的路程(也就是兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體之間的路程差);如果是相遇問(wèn)題,就相當(dāng)于把運(yùn)動(dòng)較慢物體的速度轉(zhuǎn)借給運(yùn)動(dòng)較快物體,使它以更快的速度(兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的速度和)獨(dú)自行完兩個(gè)物體之間相距的路程(也就是兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體之間的路程和)。如果學(xué)生理解了化動(dòng)為靜的操作方法,就可以在解題時(shí)把兩個(gè)運(yùn)動(dòng)物體之間互相穿插的紛繁運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變得單一,它能使學(xué)生透過(guò)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)表象,直接去辨別有效的運(yùn)動(dòng)路程和速度關(guān)系,從而找出正確的解答方法。通過(guò)這樣的訓(xùn)練讓學(xué)生不僅了解數(shù)學(xué)知識(shí),更能掌握解決問(wèn)題的策略,增強(qiáng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力和信心。
注:“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文?!?/p>