對高中物理速度“反彈”概念的一點(diǎn)思考

摘要：速度是高中物理中引入的較難理解的矢量。學(xué)生在理解矢量方向時(shí)面臨較大困難，導(dǎo)致在練習(xí)以及考試甚至高考中頻頻出錯(cuò)。速度反彈指的是在碰撞中速度的方向發(fā)生了180°的變化，從矢量角度出發(fā)，矢量發(fā)生了正負(fù)之變。本文引用例題說明物理概念學(xué)習(xí)中遇到的困難。

關(guān)鍵詞：速度；反彈；碰撞

高中物理在“速度”概念的引入有“相同位移比時(shí)間”和“相同時(shí)間比位移”兩種思路，兩種思路與學(xué)生而言后者更易接受。究其原因“相同時(shí)間”的情況下更能直觀地反映生活中的“快”“慢”。這樣導(dǎo)致了學(xué)生學(xué)習(xí)速度的時(shí)候?qū)ζ洹笆噶啃浴钡暮雎?，?dǎo)致在后面的學(xué)習(xí)時(shí)會(huì)遇到一些困難。

一、 高一新課教學(xué)中遇到的速度反彈及其思考

《必修一》第一章第三節(jié)“運(yùn)動(dòng)快慢的描述——速度”這節(jié)內(nèi)容本身有關(guān)速度的方向書上的描述是“速度是矢量，它既有大小，又有方向。速度的大小在數(shù)值上等于單位時(shí)間內(nèi)物體位移的大小，速度的方向就是物體運(yùn)動(dòng)的方向?！北竟?jié)內(nèi)容不多，學(xué)生剛開始處理問題比較容易，但是高一、高二回頭復(fù)習(xí)本題時(shí)，卻困難重重，如下例題。

例題1如圖所示，皮球以速度8m/s向右運(yùn)動(dòng)，與墻相撞后以速度4m/s反彈回來，設(shè)皮球與墻相撞時(shí)間為0.1s，求皮球撞墻過程中的加速度。

高一的學(xué)生第一次接觸這類題目時(shí)，求解的正確率能達(dá)到80%，但是分科后的文科班第一次接觸這類題目的正確率只有50%，錯(cuò)誤的同學(xué)都不由自主的v1-v2=4m/s-8m/s。

速度矢量性是高中物理的難點(diǎn)，學(xué)生能理解速度的“矢量性”，因?yàn)樵谒俣鹊亩x式中v=ΔxΔt，其中位移的變化量是矢量，所以速度的方向?qū)W生能考慮得到，可是“根深蒂固”的“快、慢”思想一直存在于學(xué)生的思維中，以至于遇到“反彈”之類的題目時(shí)，不由自主地會(huì)忽略掉“方向”，導(dǎo)致求解錯(cuò)誤。

同樣的把“反彈”問題放到綜合性的題目中時(shí)，學(xué)生也會(huì)先錯(cuò)幾次，而后反應(yīng)過來這個(gè)“坑”，以后才會(huì)小心翼翼的越過去。

二、 高三復(fù)習(xí)課中遇到的速度反彈問題對比及其思考

分析與綜合是思維的基本過程，簡單地說，分析就是從整體到部分的思維過程，綜合就是從部分到整體的思維過程。分析與綜合思維能力是學(xué)生的關(guān)鍵能力，也是高校招生考試區(qū)分考生綜合素質(zhì)和潛能的重要方面。在高三復(fù)習(xí)到速度時(shí)，遇到速度反彈問題時(shí)，不同類型的題目學(xué)生的處理結(jié)果也不一樣。

下題中沒有涉及速度“反彈”，學(xué)生的求解相當(dāng)?shù)钠?，正確率能達(dá)到90%以上。

例題2（2017-2018蘇錫常鎮(zhèn)高三四市物理二模）一質(zhì)量為m的蹦極運(yùn)動(dòng)員身系彈性蹦極繩，由水面上方的高臺自由下落，從開始下落到繩對人剛產(chǎn)生作用力前，人下落的高度為h，此后經(jīng)歷時(shí)間t蹦極繩達(dá)到最大伸長量，人到水面還有數(shù)米距離，在此過程中蹦極繩對人的作用力始終豎直向上，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，求該段時(shí)間內(nèi)蹦極繩對人的平均作用力大小。

本題考點(diǎn)是動(dòng)量定理的應(yīng)用求解，學(xué)生求解時(shí)會(huì)寫：

動(dòng)量定理：F合Δt=mΔv

速度的變化量：Δv=v2-v1

末速度：v2=0

初速度：v21=2ghv1=2gh

所以：F-mg=0-2gh

結(jié)果：F=mg+2gh

這題的考點(diǎn)與上一題考點(diǎn)差不多，都是動(dòng)量定理F合Δt=mΔv的應(yīng)用求解?？墒菍τ趯W(xué)生這題的正確率能達(dá)到90%，而上一題的正確率只有50%，大部分學(xué)生的錯(cuò)誤是“速度的反彈”沒有考慮到，導(dǎo)致Δv的求解有問題。

這題的考點(diǎn)、題目內(nèi)容幾乎差不多，可是在稍微改變速度的變化量的基礎(chǔ)上，學(xué)生的正確率卻差這么多，這值得每一位老師的思考。

三、 總結(jié)

通過以上有關(guān)“反彈”速度中的一些問題，總結(jié)如下：

第一，“運(yùn)動(dòng)快慢的描述——速度”這節(jié)內(nèi)容中速度方向所占篇幅，稍微少一點(diǎn)，教師在教授新內(nèi)容時(shí)適當(dāng)?shù)淖寣W(xué)生來探究速度的方向，同時(shí)提出有關(guān)方向的一些問題，引導(dǎo)學(xué)生的思考。例如天氣預(yù)報(bào)中的“風(fēng)”是怎么播報(bào)的；上學(xué)和回家中的“上”和“回”代表什么；口語中經(jīng)常出現(xiàn)的“走過去”和“走過來”一樣嗎……

學(xué)生學(xué)習(xí)“速度的概念”時(shí)，教師要在學(xué)生的心中埋下一顆“方向的種子”，在以后的學(xué)習(xí)中，讓這顆種子發(fā)芽，通過訓(xùn)練促使這顆種子長大，最后求解速度時(shí)學(xué)生首先考慮速度的方向，例如“汽車剎車時(shí)”會(huì)讓學(xué)生第一反應(yīng)“車幾秒停下”。

第二，知識結(jié)構(gòu)上，剛學(xué)習(xí)“位移”這個(gè)矢量，速度之后有“加速度”這個(gè)矢量，所以從學(xué)習(xí)的連貫性出發(fā)，學(xué)生思考“速度”的方向是很自然的。在剛學(xué)速度時(shí)遇到“反彈”問題，很多學(xué)生會(huì)很自然的考慮到速度方向怎么變，從而求解的正確率很高。但是學(xué)習(xí)了一段時(shí)間后，“動(dòng)能”“機(jī)械能”等這些內(nèi)容是標(biāo)量，學(xué)生容易遺忘“速度方向”，導(dǎo)致復(fù)習(xí)中求解偏差。所以復(fù)習(xí)時(shí)注重幫助學(xué)生理順?biāo)悸贰?/p>

第三，物理思維的建立和完善。學(xué)習(xí)物理需要提高思維，通過理解，才能把有些概念掌握；通過運(yùn)用，才能把這些概念吸收，消化；通過不斷的錯(cuò)誤，才能不斷地總結(jié)提高；通過物理知識點(diǎn)的不斷整合，才能不斷地完善自己的物理思維。

四、 結(jié)束語

物理規(guī)律根源于物理現(xiàn)象，起源于物理概念。物理規(guī)律是建立在物理現(xiàn)象和物理概念基礎(chǔ)上的，速度是物理學(xué)中最基礎(chǔ)的概念之一，因此，學(xué)生學(xué)好速度，具有非常重要的意義，同樣也有利于后面內(nèi)容的學(xué)習(xí)和整合。希望每位教師和學(xué)生都能深入探討速度的反彈問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭錄永.新課程改革下的高中物理概念教學(xué)研究[J].學(xué)周刊，2016（14）.

[2]岳燕寧.分析與綜合[M].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2015：76.

作者簡介：呂娟，江蘇省南京市，南京市溧水區(qū)第二高級中學(xué)。