如此證明“等時性”合理嗎

程春玲

(東明縣第一中學(xué) 山東 東明 274500)

人教版高一物理教材《必修2》第五章第二節(jié)“質(zhì)點在平面內(nèi)的運動”，以蠟塊的運動為例，講述合運動與分運動的概念以及介紹一種處理復(fù)雜運動的方法——運動的合成與分解.在討論合運動與分運動的“等時性”時，有些教師試圖給出一個讓學(xué)生信服的理由.但筆者認為其做法有些不妥，在此提出質(zhì)疑.

1 教師的做法

事先，在一端封閉、長約1 m的玻璃管內(nèi)注滿清水，水中放一個紅蠟做的小圓柱體，將玻璃管的開口端用橡膠塞塞緊.然后，交給學(xué)生一塊秒表，讓他們記錄蠟塊的運動時間，教師在前臺演示.具體步驟如下：

第一步，將玻璃管倒置，并保持豎直不動，觀察蠟塊勻速上升，測出運動時間；

第二步，再一次將玻璃管倒置，在蠟塊上升的同時，使玻璃管緊貼黑板沿水平方向向右勻速移動，看到蠟塊相對黑板沿一條傾斜直線運動.再測出運動時間，與前次測量結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)兩次時間幾乎相等.

重復(fù)上述操作幾次，均得到相同的結(jié)果.于是，合運動與分運動具有“等時性”被證實.

2 質(zhì)疑之處

首先，我們要搞清楚什么是合運動與分運動.課本上沒有明確提出“合運動”“分運動”的概念.人教版物理《必修2》第六章第二節(jié)“運動的合成與分解” 有這樣的闡述：“在這個實例中，蠟塊沿玻璃管的運動和它隨著玻璃管向右的運動，都叫做分運動；而蠟塊相對于黑板向右上方的運動叫做合運動.” 由此可見，合運動是指在具體問題中，物體實際所做的運動；而分運動則指實際運動在某一方向具有的運動效果.我們不難得出，合運動與分運動同時開始，同時進行，同時結(jié)束，經(jīng)歷的時間相等；二者緊密相關(guān)，不可分割.

然而，上述做法把“分運動”與“合運動”“剝離”開來，分兩步進行.實際上，這已經(jīng)是前后兩個不同的運動過程了，怎么可能構(gòu)成合運動與分運動的關(guān)系呢？又怎么能以此證明合﹑分運動具有“等時性”呢？筆者認為，這一做法沒能正確理解“合運動”與“分運動”的概念，因而也誤解了“等時性”的確切含義.另一方面，還會使學(xué)生產(chǎn)生“分運動是從合運動中分離出來的運動”的錯誤觀點.這個實驗只能證明一點：第二步中蠟塊在豎直方向的分運動和第一步中蠟塊的運動規(guī)律是一樣的.此外，不能表明什么.事實上，說明合、分運動的“等時性”完全沒有必要這樣煞費苦心，只需要觀察蠟塊的實際運動就可以了.我們看到，在蠟塊開始沿斜線運動時，它就開始沿玻璃管豎直上升；當蠟塊的運動停止時，豎直和水平兩個方向的分運動也就結(jié)束了.這樣做既簡單易行，又有說服力，而且尊重科學(xué)概念本身，同時能使學(xué)生對“分運動是物體的實際運動在某一方向上的效果”有更深的理解.