自主實(shí)驗(yàn)，歸納平拋運(yùn)動(dòng)的落地方式

周清

摘要：平拋運(yùn)動(dòng)是典型的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)的模型，高考要求學(xué)生能理解平拋運(yùn)動(dòng)的確切含義以及與其他知識(shí)的聯(lián)系，并能在實(shí)際問題中進(jìn)行分析、推理、判斷。本文介紹了平拋運(yùn)動(dòng)落地的三種情況，旨在使學(xué)生在解決實(shí)際物理題型的時(shí)候能夠更好地對(duì)實(shí)際問題進(jìn)行分析以及綜合推理和判斷，并且能歸納出平拋運(yùn)動(dòng)落地方式的呈現(xiàn)種類。

關(guān)鍵詞：高中物理；自主實(shí)驗(yàn)；平拋運(yùn)動(dòng)

中圖分類號(hào)：G633文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1992-7711（2017）21-066-1

高中物理中曲線運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用是高考的重點(diǎn)問題和熱點(diǎn)問題，因此，對(duì)于學(xué)生來說這一模塊的知識(shí)也是難點(diǎn)問題。高中階段所學(xué)的曲線運(yùn)動(dòng)中最典型的就是平拋運(yùn)動(dòng)，它屬于勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，其可以分為幾種題型，可以是物體落在水平面的平拋運(yùn)動(dòng)，這種情況與被拋物體的質(zhì)量沒有關(guān)系；可以是物體落在斜坡面的平拋運(yùn)動(dòng)，這種情況需要考慮被拋物體的水平射程；也可以是物體落在拋物線面上，這種情況需要與數(shù)學(xué)變形公式相結(jié)合，也常常需要結(jié)合后面的動(dòng)能定理。

一、水平面，與球質(zhì)量無關(guān)

在對(duì)于平拋運(yùn)動(dòng)在水平面的自主實(shí)驗(yàn)中，可以利用平拋速落儀來給同學(xué)們演示平拋運(yùn)動(dòng)，可以多向同學(xué)們演示幾次，讓他們對(duì)于平拋運(yùn)動(dòng)比較基礎(chǔ)的一種題型有更深刻的理解，然后在同學(xué)們掌握的基礎(chǔ)上能夠自主的進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這樣有效地解決了高中物理課堂枯燥乏味的問題，也有效地培養(yǎng)了高中生自主學(xué)習(xí)和自主探究能力。

在講解《曲線運(yùn)動(dòng)》探究平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律的教學(xué)過程中，結(jié)合上一節(jié)教學(xué)內(nèi)容運(yùn)動(dòng)的合成與分解，我進(jìn)行了這樣的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，假設(shè)有人在練習(xí)乒乓球，發(fā)球的時(shí)候，乒乓球距離地面的高度為H，球以速度v0沿著O點(diǎn)拋出，然后落在水平地面上，此時(shí)水平移動(dòng)的距離是x，豎直移動(dòng)的距離是y。這是一個(gè)典型的平拋運(yùn)動(dòng)，于是我跟學(xué)生們分析討論運(yùn)動(dòng)情況，然后確定其研究方法。這個(gè)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相比顯然較復(fù)雜，但是可以將復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的以前學(xué)過的運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)合成與分解可以巧妙地對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體所受到的力進(jìn)行分解，因?yàn)槠古仪蚴艿较蛳碌闹亓?，水平方向沒有力存在，但是又出速度，所以同學(xué)們可以了解到平拋運(yùn)動(dòng)可以分為在水平方向的運(yùn)動(dòng)和在豎直方向的運(yùn)動(dòng)，在水平方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向做加速度是g的均加速運(yùn)動(dòng)，也就是自由落體運(yùn)動(dòng)。這樣同學(xué)們就可以很容易的理解了x=vxt、y=1/2vt2。

這樣的話，跟傳統(tǒng)的學(xué)生學(xué)習(xí)高中實(shí)驗(yàn)的方法不同，因?yàn)樗粌H僅是對(duì)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行機(jī)械式的記憶，而是學(xué)生在動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的過程中，必須充分發(fā)揮問題意識(shí)以及對(duì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)新意識(shí)，也為后面平拋運(yùn)動(dòng)的幾種方式奠定了基礎(chǔ)。

二、斜坡面，考慮水平射程

在研究物體在斜坡面上做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，需要引導(dǎo)學(xué)生考慮水平射程，可以要求學(xué)生利用所學(xué)的知識(shí)來解決現(xiàn)有知識(shí)，將斜拋運(yùn)動(dòng)化為在水平面的運(yùn)動(dòng)，將力的方向進(jìn)行分解然后結(jié)合牛頓定律就可以巧妙地將問題解決了。

在講解《曲線運(yùn)動(dòng)》拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律的時(shí)候，同學(xué)們有了對(duì)于物體在水平的勻速直線與豎直自由落體和合成的基礎(chǔ)知識(shí)，所以在給他們講解斜拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，先給他們分析清楚了斜拋運(yùn)動(dòng)在水平方向和豎直方向的運(yùn)動(dòng)情況，在水平方向物體做的是勻速直線運(yùn)動(dòng)，這一點(diǎn)與在水平方向的拋體運(yùn)動(dòng)相同，但是不同的是，在豎直方向物體做的是初速度不為0的豎直方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以斜坡面的拋體運(yùn)動(dòng)就是由這兩種運(yùn)動(dòng)所合成的，如說乒乓球落地的時(shí)候與地面的夾角是θ，那么根據(jù)分析就可以知道小球在豎直方向下落的距離與水平方向通過的距離之比是yx=gt2v初=12tanθ，并且tanθ=vgt。這個(gè)結(jié)論也經(jīng)常當(dāng)作結(jié)論運(yùn)用在考題中，同學(xué)們?cè)谝院笥龅竭@樣的結(jié)論運(yùn)用的時(shí)候，就可以直接的套用結(jié)論。

這種變形的平拋運(yùn)動(dòng)常常在高三的模擬題型中出現(xiàn)，它的核心思想是分解與合成的應(yīng)用，比如說分速度、分位移、合速度、合位移的表達(dá)式或者計(jì)算方式，以及這里對(duì)于合位移和水平方向位移的夾角表達(dá)式也需要教師和學(xué)生能夠總結(jié)好做相關(guān)的了解。

三、拋物線面，結(jié)合數(shù)學(xué)變式

在對(duì)于物體在進(jìn)行物體在拋物線面的運(yùn)動(dòng)情況作討論的時(shí)候，教師要合理的創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)情景，引導(dǎo)同學(xué)們結(jié)合物體在水平面和在斜坡面的運(yùn)動(dòng)情況，喚起同學(xué)們對(duì)于相關(guān)知識(shí)的和物理經(jīng)驗(yàn)的積累。

在講解《曲線運(yùn)動(dòng)》拋體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律的時(shí)候，我給同學(xué)們補(bǔ)充了物體落在拋物線的一種平拋運(yùn)動(dòng)方式，這種情況常常將乒乓球視作質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣對(duì)于乒乓球的阻力，重力的加速度為g，這種題型會(huì)跟后面所學(xué)的動(dòng)能定理相聯(lián)系在一起，會(huì)讓同學(xué)們求解乒乓球到坡面時(shí)的動(dòng)能，或者求發(fā)球時(shí)水平速度是多大的時(shí)候，落在坡面的動(dòng)能最小，并且求處最小的動(dòng)能值是多少。根據(jù)動(dòng)能定理mgH=E-1/2（mv2），結(jié)合平拋運(yùn)動(dòng)中水平方向的位移與豎直方向的位移情況就可以很容易的求解出來乒乓球到達(dá)拋物線坡面的動(dòng)能是12mv2+2mg2h2v2+gh，當(dāng)v2=gh的時(shí)候，動(dòng)能最小，動(dòng)能最小時(shí)為EK=3mgh/2。同學(xué)們?cè)谥纸鉀Q這種題型的時(shí)候，常常有一定的難度，但是如果能夠很好的把握其內(nèi)涵，搞清楚物體運(yùn)動(dòng)的情況并且能夠有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)?zāi)M，同學(xué)們就可以很容易的入手解題了。endprint