游才臻

摘? ?要：在高中物理教學(xué)中發(fā)現(xiàn)：受生活經(jīng)驗(yàn)的影響，學(xué)生對(duì)關(guān)聯(lián)速度問(wèn)題的理解存在一定難度，而且在常規(guī)的教學(xué)中一般只會(huì)從理論上進(jìn)行合運(yùn)動(dòng)和分運(yùn)動(dòng)的關(guān)系推導(dǎo)，很少能通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)來(lái)定量驗(yàn)證。基于這樣的狀況，利用傳感器設(shè)計(jì)一個(gè)能定量驗(yàn)證關(guān)聯(lián)速度關(guān)系的探究實(shí)驗(yàn)，再結(jié)合實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行講解，不僅能培養(yǎng)學(xué)生收集和處理科學(xué)信息的能力，還能形成尊重事實(shí)、善于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度，從而更好地培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度并促成其建立正確的運(yùn)動(dòng)觀。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動(dòng)觀;關(guān)聯(lián)速度;傳感器;創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1003-6148（2021）10-0055-3

力學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn)關(guān)聯(lián)速度問(wèn)題，通常是指和繩（或桿）連接的物體在運(yùn)動(dòng)中速度與繩（或桿）不一致，但是還存在一定的關(guān)系，這種關(guān)系與一般意義的連接體運(yùn)動(dòng)有較大的差別，通常不宜采用整體法再結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解，大多可以通過(guò)“運(yùn)動(dòng)效果分解”來(lái)處理，其中的教學(xué)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在如何確定合速度與分速度上。

1? ? 存在的易錯(cuò)問(wèn)題

（1）受生活經(jīng)驗(yàn)的影響，在很多學(xué)生的認(rèn)知中施力物體的運(yùn)動(dòng)速度應(yīng)該是大于受力物體的。這無(wú)疑會(huì)對(duì)關(guān)聯(lián)速度問(wèn)題的求解造成較大的困擾。

（2）常會(huì)認(rèn)為合速度就是沿繩和桿的方向，其根本上就是把速度和合力與分力的關(guān)系弄混淆了。

如圖1所示，人通過(guò)一根繩子拉船向岸邊運(yùn)動(dòng)，人的速度始終為v，當(dāng)繩子與水平方向的夾角為θ時(shí)（ ）

A.船的速度等于人的速度

B.船的速度大小始終不變

C.船的速度大小為vcosθ

D.船的速度大小為

2? ? 自制實(shí)驗(yàn)儀器定量驗(yàn)證關(guān)系

2.1? ? 實(shí)驗(yàn)裝置

如圖2所示，該裝置包含電腦、運(yùn)動(dòng)傳感器兩個(gè)（可同步測(cè)出小車運(yùn)動(dòng)的位移和速度）、自制雙層軌道（把一常規(guī)軌道鋸成兩部分，并平行上下拼接在一起）、定滑輪、兩小車（替代小船和人）、細(xì)繩、直尺。

2.2? ? 實(shí)驗(yàn)原理

2.3? ? 實(shí)驗(yàn)步驟和結(jié)果

（1）把雙層軌道擺放在水平桌面上，調(diào)整傳感器的位置使其正對(duì)小車。

（3）先點(diǎn)擊采集數(shù)據(jù)的按鍵，再拉動(dòng)兩小車運(yùn)動(dòng)。

（5）把兩小車放回到初始位置，重復(fù)操作3和操作4。

2.4? ? 注意事項(xiàng)

（1）在制作雙層軌道時(shí)需要保證上下層軌道是水平平行的。

（2）實(shí)驗(yàn)前需把傳感器調(diào)節(jié)到測(cè)量小車模式，并保證傳感器到小車的距離始終大于30 cm。

（3）因兩小車相對(duì)傳感器的運(yùn)動(dòng)方向是不一致的（一個(gè)在靠近，一個(gè)在遠(yuǎn)離），這會(huì)導(dǎo)致測(cè)量時(shí)兩小車的速度方向不一致，需要對(duì)其中任意一個(gè)速度做負(fù)號(hào)處理。

（4）在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中需用雙手同時(shí)握住小車，保證小車不脫離軌道且繩子一直處于繃直狀態(tài)。

3? ? 結(jié)合實(shí)驗(yàn)進(jìn)行教學(xué)

4? ? 結(jié)束語(yǔ)

正如當(dāng)年伽利略在比薩斜塔做了自由落體的實(shí)驗(yàn)，才從本質(zhì)上否定了“重的物體下降快”的認(rèn)知，通過(guò)設(shè)計(jì)和使用本實(shí)驗(yàn)，可以糾正學(xué)生“施力物體的運(yùn)動(dòng)速度總是大于受力物體”的錯(cuò)誤觀念，并為關(guān)聯(lián)速度關(guān)系的理論推導(dǎo)提供了數(shù)據(jù)支撐，突破了運(yùn)動(dòng)分解中的教學(xué)難點(diǎn);通過(guò)這種“發(fā)現(xiàn)矛盾”—“實(shí)驗(yàn)探究”—“理論分析”的科學(xué)探究教學(xué)模式，能較好地培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，將科學(xué)探究滲透于概念教學(xué)也達(dá)到了很好的課堂教學(xué)效果，促成其建立正確的運(yùn)動(dòng)觀，有效地落實(shí)了核心素養(yǎng)的教學(xué)理念。

參考文獻(xiàn)：

[1]王長(zhǎng)才.探究力的合成與物體速度變化關(guān)聯(lián)問(wèn)題的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].物理通報(bào)，2020（12）：94-96.

[2]魏文超.如何將“關(guān)聯(lián)速度”問(wèn)題講得通俗易懂[J].高中數(shù)理化，2014（13）：91.

（欄目編輯? ? 羅琬華）

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