平拋運(yùn)動(dòng)的分解方法

馬蘭 代偉 黃軍 羅微 李燕秋

在學(xué)習(xí)平拋運(yùn)動(dòng)之前，學(xué)生學(xué)習(xí)了“運(yùn)動(dòng)的合成與分解”，已經(jīng)知道，運(yùn)動(dòng)的合成與分解都遵循平行四邊形定則，并且類(lèi)比“力的合成與分解”也可知道，運(yùn)動(dòng)的合成只有一種可能，但運(yùn)動(dòng)的分解卻有無(wú)數(shù)種可能.曲線運(yùn)動(dòng)中典型的平拋運(yùn)動(dòng)，其分解方式也應(yīng)多種多樣.

1 平拋運(yùn)動(dòng)的分解方法

將物體以一定的初速度沿水平方向拋出，不考慮空氣的阻力，物體只在重力作用下所做的運(yùn)動(dòng)叫平拋運(yùn)動(dòng).平拋運(yùn)動(dòng)是高中物理教學(xué)中比較典型的曲線運(yùn)動(dòng)，曲線運(yùn)動(dòng)的速度或加速度的大小與方向可能隨時(shí)都在發(fā)生變化，對(duì)于高中生來(lái)說(shuō)，直接研究曲線運(yùn)動(dòng)比較困難.因此教學(xué)中我們要化繁為簡(jiǎn)，將復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)分解為相對(duì)比較簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)以方便學(xué)生理解.我們知道運(yùn)動(dòng)分解的實(shí)質(zhì)就是分解速度與加速度，所以確定兩個(gè)直線運(yùn)動(dòng)的方向是關(guān)鍵，當(dāng)然這兩個(gè)方向并不是任意兩個(gè)方向.分解一個(gè)大小與方向都已經(jīng)確定的矢量A，如圖1，我們首先得選擇其中一個(gè)分量A1的方向，則其另一個(gè)分量A2的方向就只能在A1的反向延長(zhǎng)線與A的夾角之間，如圖2，取此區(qū)間內(nèi)任一個(gè)方向，再根據(jù)平行四邊形定則，便可得到矢量A的一種分解方式，如圖3.平拋運(yùn)動(dòng)的初速度和加速度的大小與方向都已確定，按照以上所說(shuō)的矢量分解方法，可將初速度與加速度進(jìn)行分解，如圖4所示.平拋運(yùn)動(dòng)的初速度v0在水平方向，加速度g豎直向下，首先任意選擇其中一個(gè)分運(yùn)動(dòng)所在的直線方向?yàn)閤方向，再根據(jù)以上方法確定另一個(gè)分運(yùn)動(dòng)所在的直線方向?yàn)閥方向，角度如圖1.4所示.將初速度v0與加速度g分別分解在這兩條直線上，選擇正方向，便得到了平拋運(yùn)動(dòng)在x方向與y方向上的分運(yùn)動(dòng).

比較例2兩種解題方法我們發(fā)現(xiàn)第一種解題方法不管是從解題思路和解題步驟上來(lái)說(shuō)都要簡(jiǎn)單許多，學(xué)生也更容易理解，更容易掌握.因此，在分解運(yùn)動(dòng)時(shí)并沒(méi)有固定的方法，不要習(xí)慣于定式思維，應(yīng)從問(wèn)題入手，根據(jù)題意選擇合適的方法來(lái)解題，使問(wèn)題更加簡(jiǎn)單.

3 對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)教學(xué)的建議

回顧高中課堂，對(duì)于平拋運(yùn)動(dòng)的教學(xué)從來(lái)都是首先從概念入手，告訴學(xué)生什么樣的運(yùn)動(dòng)是平拋運(yùn)動(dòng)，然后告訴學(xué)生由于曲線運(yùn)動(dòng)比較復(fù)雜，因此要將平拋運(yùn)動(dòng)分解成直線運(yùn)動(dòng)以方便我們的學(xué)習(xí)，于是就有了一系列探究平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向與豎直方向上運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，最后再結(jié)合理論分析，便得到了平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向是勻速直線運(yùn)動(dòng)，在豎直方向是自由落體運(yùn)動(dòng)的結(jié)論.以上整個(gè)過(guò)程看起來(lái)似乎順理成章，然而我們是否想過(guò)，為什么是豎直方向與水平方向？站在教師的角度上，認(rèn)為這樣的分解方法是最簡(jiǎn)單、最常用的方法，于是就幫學(xué)生進(jìn)行了選擇，以期在高中階段這樣一個(gè)有限的時(shí)間內(nèi)達(dá)到最佳的教學(xué)效果.但是，這里面存在幾個(gè)問(wèn)題：第一，一種方法的簡(jiǎn)單與否是要根據(jù)具體的環(huán)境來(lái)判斷的，脫離了具體環(huán)境來(lái)判斷一種方法的簡(jiǎn)單與否也就失去了其意義.第二，在眾多的選擇面前，教師不能代替學(xué)生做出選擇，而使學(xué)生按照教師設(shè)定的路線走，使學(xué)生漸漸失去了選擇判斷的能力.第三，給許多學(xué)生造成了平拋運(yùn)動(dòng)的分解只有一種方法的假象，導(dǎo)致學(xué)生在分析問(wèn)題時(shí)機(jī)械地做題，而不去思考.針對(duì)以上存在的這些問(wèn)題，有如下的建議：交給學(xué)生分解運(yùn)動(dòng)的一般方法，并舉例說(shuō)明，教會(huì)學(xué)生如何去選擇能夠使問(wèn)題變得簡(jiǎn)單的分解方法.這樣一來(lái)，可能在剛開(kāi)始實(shí)施起來(lái)難度比較大，但不可否認(rèn)的是這將使學(xué)生更加靈活地對(duì)待后續(xù)的學(xué)習(xí)，因?yàn)槲覀冎?，學(xué)習(xí)并不是一成不變的東西，那種以不變應(yīng)萬(wàn)變的學(xué)習(xí)態(tài)度終將隨著人類(lèi)的進(jìn)步而被淘汰，不只是學(xué)習(xí)，甚至對(duì)其生活態(tài)度也將起著一定的積極作用.

平拋運(yùn)動(dòng)在日常生活中是很常見(jiàn)的一種運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也是高中物理教學(xué)中非常典型的一種運(yùn)動(dòng)模型，它為接下來(lái)電磁場(chǎng)中類(lèi)平拋運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)打下牢固的基礎(chǔ)，因此，平拋運(yùn)動(dòng)在高中物理的教學(xué)中占有舉足輕重的地位.所以學(xué)生不僅要熟練掌握平拋運(yùn)動(dòng)的常規(guī)解題方法，還應(yīng)該學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用各種方法來(lái)解決問(wèn)題，同時(shí)老師也要引導(dǎo)學(xué)生站在多個(gè)角度思考問(wèn)題，這樣才能更全面的考慮問(wèn)題，并選擇最佳的解題辦法.