從“刻舟求劍”看機械運動參照物的選擇

摘 要： 在初中物理中，關(guān)于機械運動的內(nèi)容學(xué)生感到難以下手的是：給定一個物體的運動情況，要求判斷此物體有這種運動情況所選的參照物；或者給出幾個物體的相關(guān)運動情況，要求判斷這些物體以另一物體為參照物的運動情況。本文以寓言“刻舟求劍”引出機械運動中選擇參照物的重要性，并給出了用“物體相對位置變化情況”來“求解”參照物或判斷物體運動情況的方法。

關(guān)鍵詞： “刻舟求劍” 機械運動 參照物 選擇

我們在小學(xué)語文課本中已經(jīng)學(xué)過寓言故事“刻舟求劍”。故事的大意是：楚國有個人，有一次乘船過江，一不小心把身上掛的一把寶劍掉到江中去了。他不慌不忙地從口袋里取出一把小刀，伏下身子，在船幫上刻下了一個記號，嘴里不停地念叨：“這是寶劍掉下去的地方?！蓖娜艘娝恢钡臉幼佣己芗{悶，有人問他：“為什么不趕快下水撈寶劍？你在船幫上刻個記號有什么用呀？”他卻說：“不著急，我已經(jīng)作了記號，等船靠岸了，我再下水去撈吧?！钡鹊酱苛税?，人們紛紛下船。這個楚國人卻對著船幫上所刻的記號處，跳下水去尋找寶劍。大家都莫名其妙，一會兒他鉆出來，又對著船幫的記號看了看，自言自語地說：“我的劍就是從這里掉下去的，怎么找不到了呢？”同船的人看到他這樣尋找寶劍都感到很可笑。此寓言在現(xiàn)實生活中比喻看問題做事情死板不靈活，不知情隨勢變。

寓言的主人公為什么撈不著寶劍呢？我們先分析一下他用來尋找寶劍所選擇的參照物：落到江底的寶劍，相對于江底或地面上靜止的物體位置不變，因此以江底或地面上靜止的物體為參照物，寶劍是靜止的，但是相對于主人公在船幫上所刻的記號的位置卻發(fā)生了改變，所以以主人公在船幫上所刻的記號為參照物，寶劍是運動的。寓言的主人公錯誤地選擇了撈取寶劍的參照物，這就是導(dǎo)致他無論怎樣也尋找不到寶劍的原因。通過以上分析，我們發(fā)現(xiàn)，研究一個物體的運動情況時，正確選擇參照物會對解決問題起到事半功倍的效果；一旦選錯了參照物，問題解決起來就會事倍功半，甚至問題根本不能得到解決。這就是正確選擇參照物的重要性。同時我們也發(fā)現(xiàn)，同一物體是運動的，還是靜止的，以及它的運動情況如何，取決于所選擇的參照物，這就是運動和靜止的相對性。

在初中物理中，關(guān)于機械運動的內(nèi)容學(xué)生感到難以下手的是：給定一個物體的運動情況，要求判斷此物體有這種運動情況所選的參照物；或者給出幾個物體的相關(guān)運動情況，要求判斷這些物體以另一物體為參照物的運動情況。這里介紹一種用“物體相對位置變化情況”來“求解”參照物或判斷物體運動情況的方法。因為“物體的運動和靜止是相對于參照物而言的”，所以兩個相關(guān)聯(lián)的物體A和B，如果他們的相對位置沒有改變，那么A和B以對方為參照物都是靜止的；如果他們的相對位置發(fā)生改變，那么A和B以對方為參照物都是運動的。具體到物體的運動方向，如果A相對于B向右（左）運動（也可以是其他方位如：上、下、東、西、南、北等），那么B相對于A就向左（右）運動，也就是以B為參照物，A向右（左）運動，以A為參照物，B向左（右）運動。

下面舉幾個教學(xué)實例：

例1：中國人民解放軍海軍艦艇編隊2008年12月26日下午從海南三亞起航，赴亞丁灣、索馬里海域執(zhí)行護航任務(wù)。這充分體現(xiàn)了中國政府積極履行國際義務(wù)，展示了負責(zé)任的大國形象，體現(xiàn)了中國政府以人為本、執(zhí)政為民的理念，也體現(xiàn)了我們中國人民解放軍在積極維護世界和平與穩(wěn)定方面發(fā)揮的積極作用。這次護航任務(wù)也展示我們中國人民解放軍海軍艦艇部隊在應(yīng)對多種安全威脅、完成多樣化軍事任務(wù)方面的信心和能力。自我軍海軍艦艇編隊出征以來，全國各大媒體給與了充分關(guān)注。下面是新華網(wǎng)2009年2月1日對我海軍赴亞丁灣、索馬里海域艦艇編隊進行補給的一則報道。

當(dāng)?shù)貢r間1月31日，中國商船“新非洲”號為海軍護航編隊送來了新鮮蔬菜和水果，“武漢”艦出動直升機進行補給，這也是海軍編隊出海以來首次進行垂直補給。

直升機將補給物資送到武漢艦。

新華社記者 朱鴻亮 攝

問題：當(dāng)直升飛機給“武漢”艦進行垂直補給時，“武漢”艦繼續(xù)航行，此時直升飛機以海岸為參照物是_________________的，以“武漢”艦為參照物是_____________________的。

解析：直升飛機在給艦船進行垂直補給時，直升飛機在艦船的豎直上方隨艦船一起運動，直升飛機和艦船的位置沒發(fā)生變化，因此以艦船為參照物直升飛機是靜止的。進行垂直補給時艦船在航行，所以艦船和海岸的位置在發(fā)生變化，此時直升飛機隨艦船一起運動，那么直升飛機和海岸的位置也在發(fā)生變化，也就是說以海岸為參照物直升飛機是運動的。

經(jīng)過以上分析可知答案應(yīng)為：運動；靜止。

此題不僅考察學(xué)生的物理知識掌握情況，使他們用所學(xué)物理知識關(guān)注、解決實際問題，而且培養(yǎng)他們關(guān)心時事政治的意識，激發(fā)他們的愛國主義情感。

例2：甲、乙、丙三人同坐于一輛行駛的汽車中，甲說：“我沒動?！币艺f：“我‘走’的真快呀?！北f：“路邊的樹在向南倒下?！蹦敲?，關(guān)于他們的說法，甲選擇的參照物是_______________，乙選擇的參照物是___________________，丙選擇的參照物是_________________。以路邊的樹為參照物汽車向______________運動。

解析：因為甲、乙、丙三人同坐于一輛汽車中，相對于同一參照物而言甲、乙、丙三人的運動情況應(yīng)該是相同的，從他們各自所說的運動情況不盡相同可以看出他們所選擇的參照物也不盡相同。下面根據(jù)甲、乙、丙三人的說法分析一下他們各自所選擇的參照物：（1）甲說自己沒動，所以甲選擇的參照物是和他的相對位置沒有發(fā)生改變的物體，如汽車內(nèi)的物品、乙或丙等都可以；（2）因為乙說自己在“走”，所以乙選擇的參照物是和他的相對位置發(fā)生改變的物體，如路面、路邊的樹木或建筑物等都可以；（3）因為丙說“路邊的樹向南倒下”，所以丙選擇的參照物是和樹的相對位置發(fā)生改變的物體，如汽車內(nèi)的物品、甲、乙或丙自己等都可以，并且由“路邊的樹向南倒下”可以知道路邊的樹相對于汽車向南運動，也就不難推導(dǎo)出汽車相對于路邊的樹木向北運動，即以路邊的樹木為參照物汽車向北運動。

經(jīng)過以上分析可知答案應(yīng)為：車內(nèi)物品或乙、丙；路邊的樹木或路邊的建筑物、路面；汽車內(nèi)的物品、甲、乙或丙自己；北。

例3：甲、乙、丙三人各駕駛一輛汽車，他們各自以自己為參照物，得出以下結(jié)論：甲看到乙向東運動，乙看到路邊的站牌沒有動，丙看到甲向東運功。那么以路邊的站牌為參照物，甲向__________________運動，乙是__________________的，丙向__________________運動。

解析：題中給出了甲、乙、丙三人各自看到的其它物體的運動情況，而且他們?nèi)硕际且宰约簽閰⒄瘴锏?，我們就要用“物體相對位置變化情況”來“求解”他們?nèi)讼鄬τ诼愤叺恼九频倪\動情況了。我們首先要理出解決問題的頭緒：首先找出相對于路邊的站牌靜止的物體（人），然后根據(jù)其他物體（人）和這一物體（人）相對位置變化情況來判斷他們各相對于路邊的站牌的運動情況。按照以上思路對問題分析如下：（1）因為乙看站牌沒有動，所以乙和站牌的相對位置沒有發(fā)生改變，即以站牌為參照物乙是靜止的；（2）甲看到乙向東運動，也就是乙相對于甲向東運動，可以判斷甲相對于乙向西運動，即以路邊的站牌為參照物甲向西運動；（3）丙看到甲向東運動，也就是甲相對于丙向東運動，可以判斷丙相對于甲向西運動，由于甲相對于路邊的站牌向西運動，那么相對于路邊的站牌丙就以大于甲的速度向西運動，即以路邊的站牌為參照物丙向西運動。

經(jīng)過以上分析可知答案應(yīng)為：向西；靜止；向西。