注重知识迁移 拓展知识面

随着新课程标准的实施，普通高中课程标准实验教科书无论在教材编排上，还是在课后习题设置上，都体现了新课程的思想和要求，新课程实施中“既要遵从课标、教科书，但又不能拘泥于课标、教科书”.课堂教学中应根据学生掌握知识的具体情况，把某些知识点适当拓宽加深，对扩充学生知识面、帮助学生理解和构建相对完整的知识体系、激发学生创新意识方面收效明显.

下文是笔者在普通高中课程标准实验教科书《物理》必修2（人教版）（以下简称教科书）第七章第3节问题与练习的第（4）题讲评中与学生一起讨论和归纳了机动车辆的两种启动方式，既有收获又有困惑，在此诚恳与同行共同交流探讨.

教科书中第七章第3节问题与练习的第（4）题是这样叙述的：质量为m的汽车在平直公路上行驶，阻力F′保持不变.当它以速度v、加速度a加速前进时，发动机的实际功率正好等于额定功率，从此时开始，发动机始终在额定功率下工作.

（1）汽车加速度和速度将如何变化？说出理由.

（2）如果公路足够长，汽车最后的速度是多大？

笔者使用的教师教学用书中是这样分析的：

（1）汽车加速度减小，速度增大.因为，此时开始发动机始终在额定功率下工作，即P=Fv，v增大则牵引力F减小，而a=F-F′m，所以加速度减小.

（2）当加速度减小到0时，汽车做匀速直线运动，牵引力等于阻力，即F=F′，所以v=PF′，此为汽车在功率P下行驶的最大速度.

很显然，作为新教材实施第一线的教师而言，若仅局限于解决课后的习题，还远不足以体现新课标的要求，而更应抓住教科书设置习题的目的，充分挖掘题干叙述及问题设置，由此比较顺畅地拓展到机动车辆的两种启动方式上.

机动车辆的两种启动方式

说明：机动车辆的功率是指发动机牵引力的功率.

一、机动车辆以恒定功率启动（阻力F′不变）

题目一：火车在运行中保持额定功率2400kW，火车的总质量是1000t，所受阻力为1.5×105N，求：

（1）火车的加速度a=1m/s2时，行驶速度多大？

（2）火车行驶速度v=12m/s时，加速度多大？

（3）火车行驶的最大速度是多少？

分析：火车在运行中保持额定功率不变，行驶过程中阻力F′不变，因牵引力F=Pv，随着火车运行速度v增大牵引力F减小.如图所示.

根据牛顿第二定律a=F-F′m，速度v增大时，牵引力F减小即加速度a减小，其运动情况是做加速度减小的加速运动.直至F=F′时，加速度a减小至0时，速度v增大到最大值vm，此后火车以速度vm做匀速直线运动.火车的这种启动可以总结为如图（1）所示.

图（1）

解：（1）设火车的加速度a=1m/s2时，机车的牵引力为F.

P=Fv

v=PF①

又 F-F′=ma

F=F′+ma②

由①②式得：

v=PF′+ma③

将数据代入③式得v=2.1m/s.

（2）火车行驶速度v=12m/s时机车的牵引力为F.

P=Fv

F=Pv[JY]④

又 F-F′=ma

a=F-F′m[JY]⑤

由④⑤式得

a=P-vF′vm[JY]⑥

将数据代入⑥式得a=0.05m/s2.

（3）根据以上分析，当F=F′时，火车行驶的速度最大.所以火车行驶最大速度

vm=PF′=[SX（]2400×103[]1.5×105[SX）]m/s=16m/s.

二、机动车辆以恒定加速度启动（阻力F′不变）

题目二：在水平路面上运动的汽车的额定功率为100kW，质量为10t，设阻力恒定，且为车重的0.1倍，求：

（1）汽车在运动过程中所能达到的最大速度？（g=10m/s2）

（2）若汽车以0.5m/s2的加速度从静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？

分析：因启动过程加速度a恒定，根据牛顿第二定律a=F-F′m可知，发动机的牵引力F不变，又因为P=Fv，F一定，发动机实际功率P随汽车速度v的增大而增大，但当实际功率P增大到等于汽车的额定功率以后就不再增大了，此后，发动机保持额定功率不变，随着汽车速度v继续增大，牵引力F将减小，直至F=F′时，汽车速度v达到最大值，此后匀速运动.继而将汽车的这种启动总结为如图（2）所示.

图（2）

解：（1）根据以上分析，当P=Pm，F=F′时，汽车的速度达到最大，最大速度

vm=PF′=100×1030.1×10×103×10m/s=10m/s.

（2）汽车从静止开始做匀加速直线运动的启动过程中，根据以上分析及方框图可以看出，v增大，P增大，而a保持不变，当P=Pm时，匀加速直线运动的过程结束.即这一过程是a=0.5m/s2，v0=0的匀加速直线运动过程.

设这一过程时间为t，结束时发动机的牵引力为F.

v=v0+at

t=va①

又 v=PF而F=F′+ma

v=PmF′+ma②

由①②式得：

t=Pma（F′+ma）③

将数据代入③式得：t=13.3s.

尽管这里所引入的机动车辆的两种启动方式仍然是理想的情况，与日常生活中机动车辆的实际启动有所区别，但已比较接近现实了.

在新课程标准下的物理教学中，对课后一些习题的分析和研究，既加强了学生对所学知识的理解，同时也拓宽了学生的知识面，开阔了思路，形成知识的迁移和应用，继而进一步将理论知识应用到实际生活中.但实验教科书设计内容多，课时又紧，如何处理类似于上述的问题，还有待于进一步探究和完善.

高中物理学史汇编（一）

从近年来高考命题类型看，对物理学史的考查已逐渐受到重视，且常以选择题的形式出现.对于一分必争的高考来说，能够轻松拿下这6分至关重要.本刊从本期开始，将按照人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书所涉及的物理学史的内容与顺序，分多期刊载相关内容，希望能给广大读者以帮助.如您在阅读过程中有什么体会和感受或者想读到哪些知识相关的内容，都希望您来信来电告知我们，我们将尽全力满足您的要求与愿望.

1.1638年，意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快，并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验，证明了他的观点是正确的，了古希腊学者亚里士多德的观点（即：质量大的小球下落得快是错误的）.

2.1654年，德国的马德堡市做了一个轰动一时的实验——马德堡半球实验.

3.1687年，英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律（即牛顿三大运动定律）.

4.17世纪，伽利略通过构思的理想实验指出：在水平面上运动的物体若没有摩擦，将保持这个速度一直运动下去；得出结论：力是改变物体运动的原因；了亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因.

同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出：如果没有其他原因，运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向.