“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”教學(xué)方法探討

章小萍 顧愛(ài)芬

(江蘇省宜興第一中學(xué)，江蘇 宜興 214200)

“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”教學(xué)方法探討

章小萍 顧愛(ài)芬

(江蘇省宜興第一中學(xué)，江蘇 宜興 214200)

本文結(jié)合高中物理的特點(diǎn)和筆者自身的教學(xué)實(shí)踐，從公式的靈活選擇、利用圖像幫助分析物理過(guò)程、化繁為簡(jiǎn)的思想等方面，配套相應(yīng)例題，闡述“勻變速直線運(yùn)動(dòng)”的教學(xué)方法。

勻變速直線運(yùn)動(dòng)；公式選擇；圖像分析；化繁為簡(jiǎn)

剛?cè)敫咧械膶W(xué)生普遍覺(jué)得物理難學(xué)，原因就是高中物理與初中物理之間的“臺(tái)階”很大。這個(gè)臺(tái)階存在于教材內(nèi)容、教學(xué)方法和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、思維方法與心理特點(diǎn)上。初中物理學(xué)習(xí)的現(xiàn)象和過(guò)程大多是“看得見(jiàn)，摸得著”，而且常常與日常生活現(xiàn)象有著密切的聯(lián)系。所做的練習(xí)題，要求學(xué)生解說(shuō)物理現(xiàn)象的多，即使是計(jì)算題一般直接用公式就能得出結(jié)果，所涉及的思維大多屬于以生動(dòng)現(xiàn)象和直觀實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的具體的形象思維[1]。高中物理學(xué)習(xí)的內(nèi)容在深度和廣度上比初中有了很大的提升，研究的物理現(xiàn)象比較復(fù)雜，與日常生活現(xiàn)象的聯(lián)系也沒(méi)有初中那么緊密,在分析物理問(wèn)題時(shí)不僅要從實(shí)驗(yàn)出發(fā)，有時(shí)還要從建立物理模型出發(fā)，要從多方面、多層次來(lái)探究問(wèn)題。高中物理要求應(yīng)用科學(xué)概念和規(guī)律進(jìn)行抽象的邏輯思維活動(dòng)，在物理學(xué)習(xí)過(guò)程中，動(dòng)態(tài)思維多于靜態(tài)思維，需要學(xué)生掌握歸納推理、類比推理和演繹推理等方法，還需要具有科學(xué)想象能力[2]。

如何處理好初、高中物理教學(xué)的銜接，降低物理學(xué)習(xí)臺(tái)階？如何使學(xué)生盡快適應(yīng)高中物理教學(xué)特點(diǎn)，渡過(guò)學(xué)習(xí)物理的難關(guān)？就成為我們高一物理教師的首要任務(wù)。本文結(jié)合高中物理的特點(diǎn)和筆者的教學(xué)實(shí)踐，談?wù)剟蜃兯僦本€運(yùn)動(dòng)這一章的教學(xué)方法。

1 公式的靈活選擇

初中物理注重定性分析和描述，高中物理則注重定量分析，強(qiáng)調(diào)解析，需要將各個(gè)物理量之間用公式連接起來(lái)，應(yīng)用時(shí)牽涉到公式的變形、公式的轉(zhuǎn)換、多個(gè)因素間的復(fù)雜推理。勻變速直線運(yùn)動(dòng)這一章有速度公式、位移公式、平均速度公式等，公式一大堆，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中常常只會(huì)死背公式，遇到具體題目卻又無(wú)從下手，有的甚至亂套公式。這時(shí)就需要教師幫助分析、歸納出選擇公式的依據(jù)，以便學(xué)生有章可循，筆者把相關(guān)公式歸納如圖1所示。

圖1

一個(gè)具體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程共涉及初速度v0、末速度vt、位移x、時(shí)間t、加速度a五個(gè)物理量，每個(gè)基本公式涉及四個(gè)物理量，例如公式(1) 沒(méi)有涉及位移x，公式(2) 沒(méi)有涉及速度v，公式(3) 沒(méi)有涉及加速度a，公式(4) 沒(méi)有涉及時(shí)間t，理論上還可以推導(dǎo)出無(wú)v0的公式，但是由于一般情況下初速度已知，故在此沒(méi)有列出。在應(yīng)用過(guò)程中只需根據(jù)題意，列出已知量和所求量，認(rèn)準(zhǔn)沒(méi)有涉及的第五個(gè)量去尋找對(duì)應(yīng)的公式。

例1：一輛汽車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)路旁兩棵相距50m的樹(shù)共用時(shí)間5s，它經(jīng)過(guò)第二棵樹(shù)時(shí)的速度是15m/s，則它經(jīng)過(guò)第一棵樹(shù)時(shí)的速度是多大？

分析：已知位移x=50m，時(shí)間t=5s，末速度vt=15m/s，求初速度v0，沒(méi)有涉及加速度a，故選擇公式(3)解決最方便。

例2：做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體，從零時(shí)刻起，第1秒內(nèi)的平均速度是1.0m/s，前2s內(nèi)的平均速度是1.2m/s，則物體的加速度多大？

分析：由公式(5)知0.5s末的瞬時(shí)速度即第一秒內(nèi)的平均速度1m/s，第1s末的瞬時(shí)速度即前2s內(nèi)的平均速度1.2m/s，故再用速度公式就能解得加速度大小。

例3：一物體帶動(dòng)紙帶做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，打點(diǎn)如圖2所示，求物體的加速度和打C點(diǎn)時(shí)紙帶的速度。

圖2

分析：題目涉及連續(xù)相等時(shí)間，運(yùn)用公式(5)和(6)便能迅速解決問(wèn)題。

雖然以上例題都可以有多種解法，但教會(huì)學(xué)生清晰的思路，用最短的時(shí)間找到相應(yīng)的公式解決問(wèn)題是教學(xué)的重要工作。

2 利用圖像幫助分析物理過(guò)程

初中物理教學(xué)大多是建立在形象思維基礎(chǔ)上的，進(jìn)入高中后，物理教學(xué)便從形象思維向抽象思維過(guò)渡。高中物理對(duì)生活現(xiàn)象進(jìn)行加工，建構(gòu)物理模型，通過(guò)邏輯推導(dǎo)、計(jì)算才能解決問(wèn)題，因而物理過(guò)程的分析顯得尤為重要。要了解物理事件的發(fā)生過(guò)程，分清在這個(gè)過(guò)程中哪些物理量不變，哪些物理量發(fā)生了變化。特別是針對(duì)兩個(gè)以上的物理過(guò)程更應(yīng)該分析清楚，若不清楚過(guò)程及物理量的變化，就容易出錯(cuò)。而圖像法是一種分析問(wèn)題的方法，它的最大特點(diǎn)是直觀，對(duì)我們處理問(wèn)題有很好的幫助。

例4：客車(chē)在公路上以18m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。因大霧，能見(jiàn)度很低，客車(chē)司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)前方16m處有一貨車(chē)以8m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)?？蛙?chē)司機(jī)立即剎車(chē)減速，加速度大小為2m/s2。(1) 試判斷兩車(chē)會(huì)不會(huì)相撞？(2) 若會(huì)相撞，則相撞時(shí)客車(chē)位移多大？若不會(huì)相撞，則最近時(shí)相距多遠(yuǎn)？

分析：本題的關(guān)鍵之處是尋找會(huì)不會(huì)相撞的判斷依據(jù)：兩車(chē)速度相等時(shí)的最大位移差Δx與起始距離S0的關(guān)系。而學(xué)生最常見(jiàn)的錯(cuò)誤解法是當(dāng)客車(chē)速度減為零時(shí)比較兩車(chē)的位移差與起始距離的關(guān)系。如果通過(guò)情景分析，讓學(xué)生想象兩車(chē)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，學(xué)生很難做到，如果配合v-t圖像(如圖3所示)，利用圖像與t軸所圍的面積表示位移來(lái)看最大位移差則一目了然，學(xué)生很快得出臨界條件是兩車(chē)速度相等。

圖3

這樣的情景配合圖像的分析會(huì)讓學(xué)生更完整、更深刻地理解運(yùn)動(dòng)過(guò)程，圖像法不僅在分析追及問(wèn)題中有獨(dú)到之處，在豎直上拋運(yùn)動(dòng)、非勻變速直線等運(yùn)動(dòng)中也能顯示出其無(wú)窮魅力，在教學(xué)中應(yīng)引起高度重視并逐漸滲透。

3 化繁為簡(jiǎn)的思想

高中物理中的矢量概念和運(yùn)算對(duì)高一學(xué)生來(lái)說(shuō)是比較生疏和困難的，建立這個(gè)概念，掌握其運(yùn)算需要一個(gè)過(guò)程。在勻變速直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)用中，教師除了教會(huì)學(xué)生正確處理矢量的方法，還應(yīng)教一些靈活處理物理情景的方法，以便讓過(guò)程變得更簡(jiǎn)單，學(xué)生學(xué)得更輕松。

3.1 逆向思維

例5：一小球以某一初速度沿光滑斜面勻減速上滑，到達(dá)頂端時(shí)速度恰好為零，歷時(shí)3s，位移為9m，求其在最后1s內(nèi)的位移大小。

3.2 “減”的思想

例6：雨滴從屋頂上自由下落，經(jīng)0.2s的時(shí)間通過(guò)豎直方向上1.8m高的窗戶，空氣阻力不計(jì)，求窗戶上沿距屋頂?shù)母叨取?/p>

總之，教學(xué)有法，教無(wú)定法，貴在使學(xué)生通過(guò)教師的點(diǎn)撥有所啟發(fā)，教師在教學(xué)中要不斷地探索和總結(jié)教學(xué)方法，以便讓學(xué)生學(xué)得更輕松、愉悅！

[1] 陳仕云.淺談高中物理教學(xué)與初中物理教學(xué)的銜接[J].科教論壇·理化研究，2011，(6).

[2] 利民春，周長(zhǎng)春.芻議高中物理與初中物理中的科學(xué)探究[J].湖南中學(xué)物理，2010，(4).