巧探關(guān)聯(lián)速度問題，建立正確的運動觀

游才臻

摘? ?要：在高中物理教學中發(fā)現(xiàn)：受生活經(jīng)驗的影響，學生對關(guān)聯(lián)速度問題的理解存在一定難度，而且在常規(guī)的教學中一般只會從理論上進行合運動和分運動的關(guān)系推導，很少能通過探究實驗來定量驗證?；谶@樣的狀況，利用傳感器設(shè)計一個能定量驗證關(guān)聯(lián)速度關(guān)系的探究實驗，再結(jié)合實驗現(xiàn)象進行講解，不僅能培養(yǎng)學生收集和處理科學信息的能力，還能形成尊重事實、善于質(zhì)疑的科學態(tài)度，從而更好地培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度并促成其建立正確的運動觀。

關(guān)鍵詞：運動觀;關(guān)聯(lián)速度;傳感器;創(chuàng)新實驗設(shè)計

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ? 文章編號：1003-6148（2021）10-0055-3

力學中經(jīng)常出現(xiàn)關(guān)聯(lián)速度問題，通常是指和繩（或桿）連接的物體在運動中速度與繩（或桿）不一致，但是還存在一定的關(guān)系，這種關(guān)系與一般意義的連接體運動有較大的差別，通常不宜采用整體法再結(jié)合牛頓運動定律求解，大多可以通過“運動效果分解”來處理，其中的教學難點主要體現(xiàn)在如何確定合速度與分速度上。

1? ? 存在的易錯問題

（1）受生活經(jīng)驗的影響，在很多學生的認知中施力物體的運動速度應(yīng)該是大于受力物體的。這無疑會對關(guān)聯(lián)速度問題的求解造成較大的困擾。

（2）常會認為合速度就是沿繩和桿的方向，其根本上就是把速度和合力與分力的關(guān)系弄混淆了。

如圖1所示，人通過一根繩子拉船向岸邊運動，人的速度始終為v，當繩子與水平方向的夾角為θ時（ ）

A.船的速度等于人的速度

B.船的速度大小始終不變

C.船的速度大小為vcosθ

D.船的速度大小為

2? ? 自制實驗儀器定量驗證關(guān)系

2.1? ? 實驗裝置

如圖2所示，該裝置包含電腦、運動傳感器兩個（可同步測出小車運動的位移和速度）、自制雙層軌道（把一常規(guī)軌道鋸成兩部分，并平行上下拼接在一起）、定滑輪、兩小車（替代小船和人）、細繩、直尺。

2.2? ? 實驗原理

2.3? ? 實驗步驟和結(jié)果

（1）把雙層軌道擺放在水平桌面上，調(diào)整傳感器的位置使其正對小車。

（3）先點擊采集數(shù)據(jù)的按鍵，再拉動兩小車運動。

（5）把兩小車放回到初始位置，重復(fù)操作3和操作4。

2.4? ? 注意事項

（1）在制作雙層軌道時需要保證上下層軌道是水平平行的。

（2）實驗前需把傳感器調(diào)節(jié)到測量小車模式，并保證傳感器到小車的距離始終大于30 cm。

（3）因兩小車相對傳感器的運動方向是不一致的（一個在靠近，一個在遠離），這會導致測量時兩小車的速度方向不一致，需要對其中任意一個速度做負號處理。

（4）在運動的過程中需用雙手同時握住小車，保證小車不脫離軌道且繩子一直處于繃直狀態(tài)。

3? ? 結(jié)合實驗進行教學

4? ? 結(jié)束語

正如當年伽利略在比薩斜塔做了自由落體的實驗，才從本質(zhì)上否定了“重的物體下降快”的認知，通過設(shè)計和使用本實驗，可以糾正學生“施力物體的運動速度總是大于受力物體”的錯誤觀念，并為關(guān)聯(lián)速度關(guān)系的理論推導提供了數(shù)據(jù)支撐，突破了運動分解中的教學難點;通過這種“發(fā)現(xiàn)矛盾”—“實驗探究”—“理論分析”的科學探究教學模式，能較好地培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，將科學探究滲透于概念教學也達到了很好的課堂教學效果，促成其建立正確的運動觀，有效地落實了核心素養(yǎng)的教學理念。

參考文獻：

[1]王長才.探究力的合成與物體速度變化關(guān)聯(lián)問題的創(chuàng)新實驗設(shè)計[J].物理通報，2020（12）：94-96.

[2]魏文超.如何將“關(guān)聯(lián)速度”問題講得通俗易懂[J].高中數(shù)理化，2014（13）：91.

（欄目編輯? ? 羅琬華）

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