樊利芳

(廣州市番禺實驗中學(xué) 廣東 廣州 511400)

追擊問題屬于綜合性較強(qiáng)而且具有實踐意義的一類習(xí)題，它的處理要求學(xué)生具有較高的抽象思維和推理判斷能力，要求學(xué)生建立起追擊過程的空間想像，所以對于剛剛踏入高中的學(xué)生來說，這個問題的理解比較困難．針對這種現(xiàn)象，筆者在教學(xué)實踐過程中設(shè)計了追擊問題的演示實驗，取得了較好的效果．

【例題】卡車以14 m/s的速度勻速向前行駛，前方50 m處一輛摩托車從靜止開始以2 m/s2的加速度起動，問：

(1)卡車是否會撞上摩托車?

(2) 如果沒有相撞，它們何時相距最近？

針對上述問題筆者設(shè)計實驗如下.

1 實驗器材

氣墊導(dǎo)軌，滑塊2個，氣源，數(shù)字計時器，光電門， 氣墊滑輪，小桶，游標(biāo)卡尺，重錘，天平．

2 實驗裝置

圖1 氣墊導(dǎo)軌演示實驗裝置

3 實驗方法

(1)將光電門與數(shù)字計時器連接好并安裝在氣墊導(dǎo)軌上，打開數(shù)字計時器電源開關(guān)，選擇S1擋．

(2)在兩個滑塊的同一端各固定一個寬度相同的遮光片，啟動氣源向?qū)к壦蜌?，將滑塊1輕放在導(dǎo)軌上，調(diào)整導(dǎo)軌到水平狀態(tài)．

(3)將重錘用細(xì)繩系好后固定在鐵架臺上，鐵架臺放在遠(yuǎn)離氣墊滑輪的一端．調(diào)節(jié)細(xì)繩的長度，使其擺動過程中剛好可以撞擊滑塊1．

(4)將滑塊2輕放在導(dǎo)軌上，滑塊2上固定有自制刻度尺跟隨滑塊2一起運動．將滑塊2的一端用細(xì)線通過氣墊滑輪與小桶連接，另一端用細(xì)線與滑塊1的一端連接．

(5)在遠(yuǎn)離氣墊滑輪的導(dǎo)軌末端系一根橡皮筋，橡皮筋的另一端固定一自制掛鉤．用掛鉤鉤住滑塊1的另一端，滑塊1，2系統(tǒng)便處于平衡狀態(tài)．在滑塊1前面附近固定一個光電門．

(6)將重錘拉起θ角由靜止釋放，重錘下落后撞擊滑塊1，掛鉤自動掉落，滑塊1獲得初速度后便在導(dǎo)軌上做勻速直線運動，通過光電門時計時器記下遮光片的擋光時間t．滑塊1開始運動的瞬間,連接在滑塊1，2間的細(xì)線松動，滑塊2便在小桶拉力作用下做初速度為零的勻加速直線運動．

(7)重復(fù)上面步驟，將光電門的位置調(diào)節(jié)到滑塊2的前面，直到滑塊2通過光電門的擋光時間也為t時，固定此時光電門的位置O．

4 課堂演示

重復(fù)上面第(6)、(7)步驟，演示滑塊1追擊滑塊2的過程．改變θ角多取幾組數(shù)據(jù)．

4.1 實驗結(jié)果分析

表1 實驗數(shù)據(jù)

比較上述數(shù)據(jù)可知,追擊過程中:兩滑塊的最短距離在理論上和實驗上的數(shù)值是比較接近的．

4.2 誤差分析

表中每組數(shù)據(jù)中的d′都是多次實驗的平均值，實驗過程中發(fā)現(xiàn)即使t相同時，d′還是有一定的差距．原因一：數(shù)字計時器的最小量程是0.1 ms，造成從7.70 ms到7.79 ms之間計時器均顯示7.7 ms，而實際上7.79 ms 時兩滑塊間的最短距離比7.70 ms時的最短距離大0.6 cm，所以導(dǎo)致了上表中出現(xiàn)的實驗值d′比理論值d大的情況；原因二：實驗中有一些數(shù)據(jù)比理論值還要小，因為在計算理論值時忽略了氣墊滑輪與細(xì)線間的摩擦力導(dǎo)致計算出的理論值d比實驗值d′要大一些．比如t=8.7 ms那一組數(shù)據(jù)，實驗時d′只做了3個數(shù)據(jù)，3個數(shù)據(jù)全部比理論值?。?/p>

5 實驗注意事項

(1)自制直尺需要用硬紙板做材料．

(2)將直尺固定在滑塊2上時要保持它們之間有少許距離且相互平行，這樣在滑塊1追擊滑塊2的過程中就不會出現(xiàn)直尺與滑塊1摩擦的情況，也不會出現(xiàn)直尺與光電門摩擦的情況．

(3)自制掛鉤最好用比較光滑的金屬做材料，且掛鉤的形狀接近直角形狀．掛鉤從下面勾住滑塊1，當(dāng)重錘撞擊滑塊1時掛鉤就會自動掉落．掛鉤勾住滑塊1的位置要稍微偏一些，以免重錘正面撞擊到掛鉤影響實驗效果．

6 結(jié)論

對于學(xué)生來說，追擊問題中相距最遠(yuǎn)或最近的問題理解起來比較困難．課堂教學(xué)中如果采用單純的理論推導(dǎo)，則對于學(xué)生抽象思維能力的要求比較高，往往造成教學(xué)效果不太理想．筆者通過設(shè)計課堂演示實驗形象直觀的展現(xiàn)了追擊的過程，再加上理論分析使學(xué)生更容易理解接受，而且在實驗過程中還培養(yǎng)了學(xué)生的觀察與分析問題的能力．