李偉玲
(福建省安溪第一中學(xué) 福建 安溪 362400)
正確分析物理過程中,要求學(xué)生在分析和解決物理問題的過程中要做到“讀、寫、畫、算”四步。讀須逐字逐句通讀一遍,重點詞句要研讀,清楚各物理過程的發(fā)生順序、細(xì)節(jié)、隱含條件、內(nèi)在聯(lián)系等;“畫”出受力圖、運(yùn)動草圖、運(yùn)動軌跡等,使物理過程更加直觀;根據(jù)實際情境找出各物理過程所遵循的規(guī)律,“寫”公式,“列”方程并規(guī)范化表達(dá);快速準(zhǔn)確的“計算”。定性分析和定量計算相結(jié)合,相輔相成,最終把過程分析清楚。
“相遇追及問題”的關(guān)鍵是理清楚時間關(guān)系、速度關(guān)系、位移關(guān)系。其中,分析速度關(guān)系是我們解決追及相遇問題的關(guān)鍵。而尋找速度關(guān)系和臨界條件的聯(lián)系,是學(xué)生較難理解的。切忌講前面快又同時講后面慢,講了前面慢又同時講后面快,兩車到運(yùn)動快慢同時講,學(xué)生很容易被繞暈。這跟認(rèn)知規(guī)律有關(guān)系,在我們不熟悉的事物面前,一會正強(qiáng)化,一會負(fù)強(qiáng)化,最終達(dá)不到預(yù)期的效果。所以需要一路正強(qiáng)化,要講快就從頭到尾一律以“誰”快為主線,要講慢就一律以“誰慢”為主線,這樣建立的情境不繞口,學(xué)生生活中也熟悉,符合最近發(fā)展區(qū)理論,有利于學(xué)生從中盡快找出追及相遇問題所遵循的規(guī)律。
2.1 同向運(yùn)動的追及相遇問題。
2.1.1 速度小者加速追速度大者。開始時前面的物體跑得快,所以兩者間的距離在拉大。追上前某時刻兩物體速度相等。速度相等之后,誰跑得快呢?后面的跑得快,所以開始準(zhǔn)備追上來了,兩者間的距離開始縮小。因此追上前當(dāng)兩個物體速度相等時,兩物體相距最遠(yuǎn),即兩者間有最大距離。在v-t圖像中,圖線與橫軸所圍的面積表示位移。
速度小這追速度大者(如圖1:勻加速追勻速)△x表示0~t0(速度相等時刻),兩物體在t0時間內(nèi)的位移差,也是兩物體在原先相距s0的基礎(chǔ)上繼續(xù)拉開的距離,若是同地出發(fā),s0=0。
2.1.2 速度大者追速度小者。通常碰到的情形是要么速度大的在減速,要么速度小的在加速,開始時后面的物體跑得快,所以兩者間的距離在縮小。追上前某時刻兩物體速度相等。速度相等之后,誰跑得快呢?前面的跑得快,所以開始準(zhǔn)備拉大距離了,兩者間的距離開始增大。因此追上前當(dāng)兩個物體速度相等時,兩物體相距最近,即兩者間有最小距離。這種情形就好比后面的你眼看著要追上了,可是前面突然跑得比你快,那么本來縮小的距離突然又拉開了。層層設(shè)問,學(xué)生邊思考,教師邊點撥,學(xué)生的情境代入感特別強(qiáng),臨界條件一下子就理解了。
此時再結(jié)合v-t圖像來解釋速度大追速度小的情形。
速度大者追速度小者(如圖2:勻速追勻加速)△x表示0~t0(速度相等時刻),兩物體在t0時間內(nèi)的位移差,也是兩物體在原先相距s0的基礎(chǔ)上拉近的距離。
當(dāng)△x 當(dāng)△x=s0,拉近的距離剛好等于原來相距的距離時,就是剛好追上。 當(dāng)△x>s0,拉近的距離比原來相距的距離s0大,說明后車已經(jīng)超過前車了,前面已經(jīng)追上一次了(設(shè)圖2中的t1時刻,△x=s0,則兩車第一次相遇),模型切換成同時同地,速度小追速度大的,必能再相遇一次。t1、 t2的關(guān)系,借助面積位移關(guān)系和三角形全等知識即可得出。 后車A能不能追上前車B?關(guān)鍵看什么?看位移關(guān)系,因此需要畫出運(yùn)動示意圖。設(shè)兩車開始相距s0當(dāng)速度相等時,即v前=v后時,后車A到了下圖中2位置 若前車B此時到了1位置,則s后 若前車B也剛好到了2位置,則s后=s0+s前,恰好追上; 若前車B此時到了3位置,則s后>s0+s前,后車已經(jīng)超過前車A了,說明速度相等前已經(jīng)相遇一次了。 在任意時刻兩車間的距離是多少?△s=s0+s前-s后 這個結(jié)論有要求一定要慢追快嗎?不需要,快追慢或者慢追快均適用。只是需要對結(jié)果做一點理解。在任意時刻兩車間的距離:△s=s0+s前-s后。△s若為正,說明前車依然在前面;△s若為負(fù),說明后車跑前面去了。 所以不管你使用哪一種方法來解決相遇追及問題,首先突破臨界條件這個難點,讓學(xué)生能自己體會并得出臨界條件是什么,才能真正培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維和解決問題的能力。 2.2 同向運(yùn)動兩車防止碰撞。同向運(yùn)動兩車為了不撞上,需要滿足什么條件?追上前速度一定要減為零嗎?大部分同學(xué)都騎過自行車,當(dāng)你發(fā)現(xiàn)你的速度比前面的車快,眼看就要撞上去了,你立刻開始減速了,你一定得減到零才不會撞上嗎?仔細(xì)回想一下,好像是你在追上時如果剛好跟前車速度相等,就剛剛好不會撞上,是吧,要是速度減得更小,那就更不會撞上了。再引導(dǎo)學(xué)生得出同向運(yùn)動剛好不會撞上的臨界條件,也是速度相等。 若是在追及相遇,防碰撞問題中,若是有車子在減速,還得注意什么呢?這個暗含剎車減速模型,必須先求出剎車時間和剎車距離,結(jié)合在剎車時間內(nèi)的另一車發(fā)生的位移,根據(jù)兩車此時的位移關(guān)系判斷相遇前是否已經(jīng)停下。如果兩車都在減速,怎么辦?兩車的剎車時間和剎車距離都要算,如果有人先停下,那是誰?剎車時間時間短的先停下。提問一環(huán)緊扣一環(huán),引導(dǎo)學(xué)生思考。最后何時相遇,再從位移關(guān)系入手列方程,求出相遇時間。 在相遇追及的問題中,雖然類型繁多,但總有一些基礎(chǔ)模型,教師通過設(shè)計變式訓(xùn)練,可以拓寬學(xué)生的思路,提升學(xué)生的思維認(rèn)知能力。