對一個實際運動學(xué)問題的思考

劉海明

【摘 要】本文從實際生活中的相同位移下節(jié)約時間的運動學(xué)問題出發(fā)，抽象出物理模型，應(yīng)用作差、作商以及圖像法建立物理量的等量關(guān)系，進行科學(xué)推理，解決現(xiàn)實中提高效率的問題。

【關(guān)鍵詞】運動學(xué);物理模型;提高效率

中圖分類號： G633.7 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）02-0232-003

【Abstract】This paper starts from the kinematics problem of saving time under the same displacement in real life， abstracts the physical model，applies the difference，the operator and the image method to establish the equivalent relationship of physical quantity，carries on the scientific reasoning，and solves the problem of improving the efficiency in reality.

【Key words】Kinematics;The physical model;Improving the efficiency

0 引言

2016年9月在北師大舉行的“中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)研究成果發(fā)布會”發(fā)布研究成果對中國學(xué)生身心發(fā)展核心素養(yǎng)做了界定。在發(fā)展中學(xué)生核心素養(yǎng)的指導(dǎo)下，各學(xué)科又制定了學(xué)科核心素養(yǎng)。物理學(xué)科的核心素養(yǎng)包括：物理觀念、科學(xué)思維、實驗探究、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。在科學(xué)思維中提到，“科學(xué)思維”主要包括模型建構(gòu)、科學(xué)推理、科學(xué)論證、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素，能正確運用科學(xué)思維方法，從定性和定量兩個方面進行科學(xué)推理、找出規(guī)律、形成結(jié)論，并能解釋自然現(xiàn)象和解決實際問題[1]。本論文討論與生活中的運動學(xué)問題，從中抽象出物理模型，建立物理量的等量關(guān)系，進行科學(xué)推理，解決現(xiàn)實問題[2]。

1 實際問題

在現(xiàn)實生活中，我們不免遇到這樣的情景：從A地前往B地，有兩種運動方式可以選擇：在中間時刻休息一會，或者在中途休息一會。如果休息時間一樣長，但是休息前后運動的速度不一樣快，那么究竟哪一種方式讓我們盡快地到達目的地B處呢？以便能更好節(jié)約時間提高效率呢？

2 建立物理模型

2.1 抽象出物理模型

為了更好研究上面實際問題中涉及的兩種運動方式，把休息前，休息后的速度看作勻速直線運動，速度大小為分別為V1、V2。如：甲、乙兩輛汽車沿平直公路從某地同時駛向同一目標(biāo)地點，甲車在前一半時間內(nèi)以速度V1做勻速直線運動，后一半時間內(nèi)以V2做勻速直線運動;乙車在前一半路程中以速度V1做勻速直線運動，后一半路程以速度V2做勻速直線運動。已知V■≠V■，則哪一輛車先到達目標(biāo)地點？

2.2 解決問題的方法研究

2.2.1 平均速度法

設(shè)出發(fā)點到目的地的距離為x，甲運動的總時間為t1，乙運動的時間為t2。

2.2.2 構(gòu)建時間等量關(guān)系

設(shè)出發(fā)點到目的地的距離為x，甲運動的時間為t甲，乙運動的時間前半段距離用時t1，后半段距離用時t2。

2.2.3 運用x-t圖像法（先假設(shè)V1

在運用x-t圖像法時，我們在繪制甲車、乙車的圖像時，一定要注意到：對于甲來說，甲在前一半時間里，走的位移一定小于，所以走完前一半時間時，所處位置用X'點表示;而，對乙來說，前一半的距離用速度V1走完時，所處位置在點，要保證后面的一半距離以速度V2走完，那么在繪畫乙車的后半程的x-t圖像時，一定與甲車速度V2相同（即保證x-t圖像的斜率相同）。在繪畫結(jié)束時，我們會發(fā)現(xiàn)，當(dāng)甲車、乙車都走完x距離時，甲車的時間小于乙車的時間，如圖中的t甲，t乙對應(yīng)的時間點。綜上所述，甲先打到目的地。而且，如果假設(shè)V1>V2，都是同樣的結(jié)果。

2.2.4 運用v-t圖像法（先假設(shè)V1

在運用v-t圖像法時，我們在繪制甲車、乙車的圖像時，一定要注意到：對于甲來說，甲在前一半時間里，走的距離一定小于后一半時間里走的距離，所以繪制的甲車的v-t圖像，前一半時間里圖像與時間軸圍成的面積小于后一半時間里圖像與時間軸圍成的面積[3]。對于乙車來說，由于乙車先以速度V1走完前半程距離，所以走完前半程路程用時一定超過了，如圖中的t'點;但是剩下的一半的距離，由v-t圖像的圖像與時間軸圍成的面積可以知道，肯定在t甲-t'里完不成，必須大于t甲-t'，所以乙車總用時肯定多于甲車的用時。綜上所述，甲先打到目的地。而且，如果假設(shè)V1>V2，都是同樣的結(jié)果。

3 結(jié)束語

在現(xiàn)實生活中能節(jié)約時間是提高做事效率的一種重要方式。本文從實際出發(fā)，在運動位移相同情況下，抽象出物理模型，應(yīng)用作差、作商以及圖像法建立物理量的等量關(guān)系，進行科學(xué)推理，解決現(xiàn)實中提高效率的問題[4]。

【參考文獻】

[1]普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)[M].人民教育出版社，中華人民共和國教育部，2017：4-6.

[2]徐彪.淺談物理教學(xué)中的情景創(chuàng)設(shè)[J].上海教育科研，2005，（7）：63-64.

[3]郭智鵬.9類運動學(xué)圖像問題探究[J].物理通報，2018，（10）：66-69.

[4]王樂意.物理的情景教學(xué)[J].阜陽師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2003，20（3）：81-82.