平抛运动的分解方法

时间:2022-10-06 10:14:45

平抛运动的分解方法

在学习平抛运动之前,学生学习了“运动的合成与分解”,已经知道,运动的合成与分解都遵循平行四边形定则,并且类比“力的合成与分解”也可知道,运动的合成只有一种可能,但运动的分解却有无数种可能.曲线运动中典型的平抛运动,其分解方式也应多种多样.

1 平抛运动的分解方法

将物体以一定的初速度沿水平方向抛出,不考虑空气的阻力,物体只在重力作用下所做的运动叫平抛运动.平抛运动是高中物理教学中比较典型的曲线运动,曲线运动的速度或加速度的大小与方向可能随时都在发生变化,对于高中生来说,直接研究曲线运动比较困难.因此教学中我们要化繁为简,将复杂的曲线运动分解为相对比较简单的直线运动以方便学生理解.我们知道运动分解的实质就是分解速度与加速度,所以确定两个直线运动的方向是关键,当然这两个方向并不是任意两个方向.分解一个大小与方向都已经确定的矢量A,如图1,我们首先得选择其中一个分量A1的方向,则其另一个分量A2的方向就只能在A1的反向延长线与A的夹角之间,如图2,取此区间内任一个方向,再根据平行四边形定则,便可得到矢量A的一种分解方式,如图3.平抛运动的初速度和加速度的大小与方向都已确定,按照以上所说的矢量分解方法,可将初速度与加速度进行分解,如图4所示.平抛运动的初速度v0在水平方向,加速度g竖直向下,首先任意选择其中一个分运动所在的直线方向为x方向,再根据以上方法确定另一个分运动所在的直线方向为y方向,角度如图1.4所示.将初速度v0与加速度g分别分解在这两条直线上,选择正方向,便得到了平抛运动在x方向与y方向上的分运动.

比较例2两种解题方法我们发现第一种解题方法不管是从解题思路和解题步骤上来说都要简单许多,学生也更容易理解,更容易掌握.因此,在分解运动时并没有固定的方法,不要习惯于定式思维,应从问题入手,根据题意选择合适的方法来解题,使问题更加简单.

3 对平抛运动教学的建议

回顾高中课堂,对于平抛运动的教学从来都是首先从概念入手,告诉学生什么样的运动是平抛运动,然后告诉学生由于曲线运动比较复杂,因此要将平抛运动分解成直线运动以方便我们的学习,于是就有了一系列探究平抛运动在水平方向与竖直方向上运动性质的实验,最后再结合理论分析,便得到了平抛运动在水平方向是匀速直线运动,在竖直方向是自由落体运动的结论.以上整个过程看起来似乎顺理成章,然而我们是否想过,为什么是竖直方向与水平方向?站在教师的角度上,认为这样的分解方法是最简单、最常用的方法,于是就帮学生进行了选择,以期在高中阶段这样一个有限的时间内达到最佳的教学效果.但是,这里面存在几个问题:第一,一种方法的简单与否是要根据具体的环境来判断的,脱离了具体环境来判断一种方法的简单与否也就失去了其意义.第二,在众多的选择面前,教师不能代替学生做出选择,而使学生按照教师设定的路线走,使学生渐渐失去了选择判断的能力.第三,给许多学生造成了平抛运动的分解只有一种方法的假象,导致学生在分析问题时机械地做题,而不去思考.针对以上存在的这些问题,有如下的建议:交给学生分解运动的一般方法,并举例说明,教会学生如何去选择能够使问题变得简单的分解方法.这样一来,可能在刚开始实施起来难度比较大,但不可否认的是这将使学生更加灵活地对待后续的学习,因为我们知道,学习并不是一成不变的东西,那种以不变应万变的学习态度终将随着人类的进步而被淘汰,不只是学习,甚至对其生活态度也将起着一定的积极作用.

平抛运动在日常生活中是很常见的一种运动,同时也是高中物理教学中非常典型的一种运动模型,它为接下来电磁场中类平抛运动的学习打下牢固的基础,因此,平抛运动在高中物理的教学中占有举足轻重的地位.所以学生不仅要熟练掌握平抛运动的常规解题方法,还应该学会灵活运用各种方法来解决问题,同时老师也要引导学生站在多个角度思考问题,这样才能更全面的考虑问题,并选择最佳的解题办法.

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