物理相對運動教學小論

2022-05-14 17:01:37 字數 1875 閱讀 3758

高中物理相對運動教學小論

相對運動是普通高中的一個重點、難點,鑑於有的同學和老師認為這部分內容對高考來說無關緊要,特撰文表達自己如何講解相對運動以及在教學中的體會。事實表明相對運動“常常出現”在高考題中,一些報刊資料把其講解的很抽象,分析時也沒有結合生活實際,給學生的感覺玄而又玄。高考試卷的抽樣調查表明,但凡涉及到相對運動的考察,一般的得分率很低、區分度也很大。教學中應該注重概念與實際物理情景的聯絡還要與初中知識進行有效的銜接。介紹分析相對運動問題的一些方法,能幫助學生正確求解各種情況下的相對運動問題。

相對運動的由來實際上就是我們研究的運動向量的合成與分解問題,下面以小船過河為例。小船的速度v(以地面為參考系)這是它同時參與兩種運動時的真實速度。即靜水速度v1,通常稱為“牽連速度”,小船的相對水的速度v3。這樣可以把向量合成與相對運動聯絡,即

。看下面的例子。

在平靜的水面上,有一條載人的小船,船的質量為m,人的質量為m,人在船尾相對船靜止,船和人以速度vo前進,當人相對船以速度u向後跳出時,船的速度是多大?(水的阻力不計)這個題要求相對運動知識掌握較透徹。學生們的回答可能有下面幾種情況:

1.(m+m)vo=mv-mu 2.(m+m)vo=mv+m(vo-u)3.(m+m)vo=mv+m(v-u)

第一種情況看來是弄錯參考系,應該都是地面參考系;第二種情況也是錯的,相對跳出的時刻船的速度是v而不是vo;第三種情況看來是對的,在預設向前為正方向的前提下實際速度(以地面為參考系)等於牽連速度加上相對速度(當然要注意正負號表達方向).

vm=v+(-u)   (a)    (m+m)vo=mv+mvm   (b)  由式(a)、(b)知3情況是正確的。

一條直線相對運動也完全可以採取初中時的形式,初中階段沒有向量的概念,完全與運動的具體情形聯絡起來。以地面為參考系的話,相對運動可以分成兩種情況:一是兩個物體反向運動,另一個是同向運動。第一種情況相對速度大小等於兩個物體反向運動速度大小之和;另外一種速度大小之差。像上一題中這兩種情況都有可能,所以進行討論。

(1)若人跳後速度與船同向,相對速度大小(v-u),方向向前,表示式(m+m)vo=mv+m(v-u)。

(2)倘若人跳後速度與船反向,相對速度大小(u-v) 方向向後,表示式(m+m)vo=mv-m(u-v)。

討論後發現結論一樣,過程複雜些,但與初中銜接很緊湊,都是地面參考系,學生易於接受。

在一些實際問題的討論中,把相對運動分解為具體的情況來討論還是很有必要的。在功能關係的研究中,有a一句話“一對相互作用的靜摩擦力的總功為零,一對相互作用的滑動摩擦力的總功為負功”。 以地面為參考系,對發生靜摩擦力作用的兩個物體,位移相同,力的大小相等方向相反,總功為零。

對兩個物體之間發生滑動摩擦力作用時,把物體相對運動可以分成兩種情況(都以地面為參考系):一是兩個物體反向運動,二力均負功,總功為負功。另一個是同向運動,對速度快的物體做負功多,以為位移大,同理對速度慢的做正功少。

在一些實際問題解決的過程中,會遇到多物體運動同時發生的問題,如果相對運動掌握的很熟練的話,應該注意啟發他們的去分析相對物理量,因為有一些問題的解決相對運動用起來有一定的簡潔性,但思路必須是清晰的,以誰為參考系誰就是靜止的,每個運動量都必須統一到同一個參考系中。但是在教學中我發現未必每個孩子都適合,用不好時適得其反。鑑於高考命題時命制題目的出發點絕不是為了考察相對運動,個人認為不要把思路著重朝這個方向去引導,適當點撥,還是建立解決問題的常規主題思路為要。