馬蘭 代偉 黃軍 羅微 李燕秋
在學(xué)習(xí)平拋運動之前,學(xué)生學(xué)習(xí)了“運動的合成與分解”,已經(jīng)知道,運動的合成與分解都遵循平行四邊形定則,并且類比“力的合成與分解”也可知道,運動的合成只有一種可能,但運動的分解卻有無數(shù)種可能.曲線運動中典型的平拋運動,其分解方式也應(yīng)多種多樣.
1 平拋運動的分解方法
將物體以一定的初速度沿水平方向拋出,不考慮空氣的阻力,物體只在重力作用下所做的運動叫平拋運動.平拋運動是高中物理教學(xué)中比較典型的曲線運動,曲線運動的速度或加速度的大小與方向可能隨時都在發(fā)生變化,對于高中生來說,直接研究曲線運動比較困難.因此教學(xué)中我們要化繁為簡,將復(fù)雜的曲線運動分解為相對比較簡單的直線運動以方便學(xué)生理解.我們知道運動分解的實質(zhì)就是分解速度與加速度,所以確定兩個直線運動的方向是關(guān)鍵,當然這兩個方向并不是任意兩個方向.分解一個大小與方向都已經(jīng)確定的矢量A,如圖1,我們首先得選擇其中一個分量A1的方向,則其另一個分量A2的方向就只能在A1的反向延長線與A的夾角之間,如圖2,取此區(qū)間內(nèi)任一個方向,再根據(jù)平行四邊形定則,便可得到矢量A的一種分解方式,如圖3.平拋運動的初速度和加速度的大小與方向都已確定,按照以上所說的矢量分解方法,可將初速度與加速度進行分解,如圖4所示.平拋運動的初速度v0在水平方向,加速度g豎直向下,首先任意選擇其中一個分運動所在的直線方向為x方向,再根據(jù)以上方法確定另一個分運動所在的直線方向為y方向,角度如圖1.4所示.將初速度v0與加速度g分別分解在這兩條直線上,選擇正方向,便得到了平拋運動在x方向與y方向上的分運動.
比較例2兩種解題方法我們發(fā)現(xiàn)第一種解題方法不管是從解題思路和解題步驟上來說都要簡單許多,學(xué)生也更容易理解,更容易掌握.因此,在分解運動時并沒有固定的方法,不要習(xí)慣于定式思維,應(yīng)從問題入手,根據(jù)題意選擇合適的方法來解題,使問題更加簡單.
3 對平拋運動教學(xué)的建議
回顧高中課堂,對于平拋運動的教學(xué)從來都是首先從概念入手,告訴學(xué)生什么樣的運動是平拋運動,然后告訴學(xué)生由于曲線運動比較復(fù)雜,因此要將平拋運動分解成直線運動以方便我們的學(xué)習(xí),于是就有了一系列探究平拋運動在水平方向與豎直方向上運動性質(zhì)的實驗,最后再結(jié)合理論分析,便得到了平拋運動在水平方向是勻速直線運動,在豎直方向是自由落體運動的結(jié)論.以上整個過程看起來似乎順理成章,然而我們是否想過,為什么是豎直方向與水平方向?站在教師的角度上,認為這樣的分解方法是最簡單、最常用的方法,于是就幫學(xué)生進行了選擇,以期在高中階段這樣一個有限的時間內(nèi)達到最佳的教學(xué)效果.但是,這里面存在幾個問題:第一,一種方法的簡單與否是要根據(jù)具體的環(huán)境來判斷的,脫離了具體環(huán)境來判斷一種方法的簡單與否也就失去了其意義.第二,在眾多的選擇面前,教師不能代替學(xué)生做出選擇,而使學(xué)生按照教師設(shè)定的路線走,使學(xué)生漸漸失去了選擇判斷的能力.第三,給許多學(xué)生造成了平拋運動的分解只有一種方法的假象,導(dǎo)致學(xué)生在分析問題時機械地做題,而不去思考.針對以上存在的這些問題,有如下的建議:交給學(xué)生分解運動的一般方法,并舉例說明,教會學(xué)生如何去選擇能夠使問題變得簡單的分解方法.這樣一來,可能在剛開始實施起來難度比較大,但不可否認的是這將使學(xué)生更加靈活地對待后續(xù)的學(xué)習(xí),因為我們知道,學(xué)習(xí)并不是一成不變的東西,那種以不變應(yīng)萬變的學(xué)習(xí)態(tài)度終將隨著人類的進步而被淘汰,不只是學(xué)習(xí),甚至對其生活態(tài)度也將起著一定的積極作用.
平拋運動在日常生活中是很常見的一種運動,同時也是高中物理教學(xué)中非常典型的一種運動模型,它為接下來電磁場中類平拋運動的學(xué)習(xí)打下牢固的基礎(chǔ),因此,平拋運動在高中物理的教學(xué)中占有舉足輕重的地位.所以學(xué)生不僅要熟練掌握平拋運動的常規(guī)解題方法,還應(yīng)該學(xué)會靈活運用各種方法來解決問題,同時老師也要引導(dǎo)學(xué)生站在多個角度思考問題,這樣才能更全面的考慮問題,并選擇最佳的解題辦法.