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摘要:本文针对高中学生物理变速运动学习中以匀变速直线运动为例,对其中所存在的问题提出了改善的策略。
关键词:物理;变速运动;学习;存在问题;改进
学生进入高中以后,学习高中物理所接触的第一章就是变速运动方面的知识,而变速运动中最重要的就是直线运动,这个时候学生学的运动就有匀变速直线运动。由于变速运动中的匀变速直线运动关系到的公式很多,必须要关注到的问题也很多,是考试的热点。
一、正确理解追及问题中的临界条件
高中学生学习匀变速直线运动的时候,通常会涉及到追及问题,这也是物理运动学问题之中的重点与难点。而要解答该类型的物理问题,其重点在于对是不是相碰的临界条件理解准确。
打个比方,根据相关部门检验,汽车甲的制动功能是这样的:根据标准的速度20m/s在直线公路中驾驶的过程中,制动以后需要40S才能停下。假设汽车甲在直线公路中根据20m/s驾驶,发现前面180m的地方有一辆大车乙根据6m/s的速度同向进行匀速驾驶,汽车甲驾驶员马上制动,请问有没有产生交通事故。
通常而言看到该问题的时候,高中学生一般会设汽车甲制动以后40s之内位移是S1,大车乙在该时间中位移是s2,那么依照V1=V0+at,得出汽车甲加速度a等于-0.5m/s2。依照匀变速直线运动基本规律就可以得出:S1=V0t+1/2at2=400m,s2=v2t=240m。所以,这两辆车位移差就是S1-S2=160m,理由是两辆车一开始的距离是180m大于160m,因此不会产生交通事故。
出现错误的原因在于,未能将两辆车不相撞的条件整理清楚,汽车甲和大车乙速度相等的时候,位置差与开始的时候两辆车距离间的联系就是评判是否相撞的必要依据。当车辆的速度相同的时候,假设车辆位移差比开始时间的距离大,那么两辆车就会出现事故。假设等于或者小于,那么车辆就不会发生事故。
因此,该问题的正确求解应当是:设在t时间汽车甲与大车乙相遇,那么400m-220m=180m,那么v0t+1/2at2-v2t=180m,得到t的方程:t2-56t+720=0。这一方程判别式就是Δ=(-56)2-4×720大于0,有解,因此两辆车相撞,产生交通事故。
二、明确选取参考系
高中学生学习匀变速直线运动的时候,应当将参考系明确好。而什么是参考系呢?就是描绘某个物体的运动,需要选择一个别的物体进行参考,用来作为参考的物体就是所谓的参考系。一般而言,可以任意选取参考系,可是在采用匀变速直线运动的公式过程中,选择物理量需要是相对的一个参考系,不然易于产生错误。例如,母舰根据一定的速度航行,从而确保飞机可以安全飞行。某一个航空母舰起飞的最大加速度为a等于5m/s2,速度要达到v等于50m/s才可以正常飞行。此飞机甲板长是L等于160m,要想飞机可以起飞,那么请问航空母舰需要以什么样的速度v0飞行[1]。
通常而言,学生阅读完该问题的时候,就会依照vt2-v02=2as,得到v0=30m/s。产生以上错误的因素就是未能将参考系明确,导致代进的公式所求速度和位移并非相同参考系之中的量。
该问题的正确解法:假设将航空母舰当成参考系,那么飞机初速度就是0,位移是L,设末速度是v1。并且,依照匀变速直线运动基本规律,就可以得出v12等于2aL,解出v1等于40m/s,因此v0=v-v1=10m/s,母舰和飞机起飞方向一样。
三、仔细分析物体运动情况
高中学生学习匀变速直线运动的过程中,在多数情况下没能仔细分析物理运动情况,所以导致物理问题解答错误。举个例子:质量是0.5kg的物体由光滑斜面中的a点从静止逐渐下滑,通过b点进到水平面,设通过b点前后的速度大小不改变,最终暂停于c点。得出相邻之间间隔2s的几个时刻物体瞬时速度为:0t/s、2t/s、4t/s、6t/s,所对应的是0v/(m.s-1)、8v/(m.s-1)、12v/(m.s-1)、8v/(m.s-1)。已经知道物体在斜面中进行匀加速直线运动,在水平面中进行匀减速直线运动,那么以下阐述准确的是哪一个?1、t等于3s物体正好通过b点;2、物体运动时最大速度是12m/s;3、a、b之间的距离比b、c之间的距离大;4、t等于10s物体刚好暂停于c点[2]。
高中学生看到该问题的时候,对问题中出现的一些数据,并未进行仔细分析物体运动的实际情况,因此,误以为t等于4s的时候通过了b点,速度是最大的。
事实上,正确答案应当是第四个。由于物体在斜面中进行匀加速直线运动,在水平面中进行匀减速直线运动。因为第4s末速度比第2s末速度大,因此第2s末速度依然在斜面中进行加速度运动,所以可以得出物体在斜面中加速度大小是a1等等于4m/s2。假设物体第4s末依旧在斜面中进行加速运动,那么该速度就是v4等于v2+a1T等于16m/s,和以上数据不相符,因此物体在第4s末的时候在水平面中进行减速运动。根据最终两个数据可以得出物体在水平面中进行匀减速运动的加速度大小就是a2等于等于2m/s2。物体在2到4秒以内某一时间段经过b点,这个时候的速度就是最大的,设最大速度大小是Vm,那么加上等于2s,得到vm等于m/s。因此,物体通过b点时间就是tb等于d等于s,因此,选项1和2是不正确的。物体运动总时间是t总等于加上等于10s,所以应当选择第四个选项。
四、结束语
高中学生学习物理需要学会正视问题之所在,进而解决问题,改善学习方法,且不要犯同样的错误。这就可以逐步掌握好物理变速运动相关知识点,给往后进一步学习物理知识奠定基础。
(作者单位:湖南广益实验中学)
参考文献
[1]王红燕.高中物理”力与运动”常见问题探微[J].黑龙江教育:中学,2017,(Z2):30-31.
[2]李美會.分析匀变速直线运动的技巧[J].青少年日记:教育教学研究,2013,(06):100-100.
关键词:物理;变速运动;学习;存在问题;改进
学生进入高中以后,学习高中物理所接触的第一章就是变速运动方面的知识,而变速运动中最重要的就是直线运动,这个时候学生学的运动就有匀变速直线运动。由于变速运动中的匀变速直线运动关系到的公式很多,必须要关注到的问题也很多,是考试的热点。
一、正确理解追及问题中的临界条件
高中学生学习匀变速直线运动的时候,通常会涉及到追及问题,这也是物理运动学问题之中的重点与难点。而要解答该类型的物理问题,其重点在于对是不是相碰的临界条件理解准确。
打个比方,根据相关部门检验,汽车甲的制动功能是这样的:根据标准的速度20m/s在直线公路中驾驶的过程中,制动以后需要40S才能停下。假设汽车甲在直线公路中根据20m/s驾驶,发现前面180m的地方有一辆大车乙根据6m/s的速度同向进行匀速驾驶,汽车甲驾驶员马上制动,请问有没有产生交通事故。
通常而言看到该问题的时候,高中学生一般会设汽车甲制动以后40s之内位移是S1,大车乙在该时间中位移是s2,那么依照V1=V0+at,得出汽车甲加速度a等于-0.5m/s2。依照匀变速直线运动基本规律就可以得出:S1=V0t+1/2at2=400m,s2=v2t=240m。所以,这两辆车位移差就是S1-S2=160m,理由是两辆车一开始的距离是180m大于160m,因此不会产生交通事故。
出现错误的原因在于,未能将两辆车不相撞的条件整理清楚,汽车甲和大车乙速度相等的时候,位置差与开始的时候两辆车距离间的联系就是评判是否相撞的必要依据。当车辆的速度相同的时候,假设车辆位移差比开始时间的距离大,那么两辆车就会出现事故。假设等于或者小于,那么车辆就不会发生事故。
因此,该问题的正确求解应当是:设在t时间汽车甲与大车乙相遇,那么400m-220m=180m,那么v0t+1/2at2-v2t=180m,得到t的方程:t2-56t+720=0。这一方程判别式就是Δ=(-56)2-4×720大于0,有解,因此两辆车相撞,产生交通事故。
二、明确选取参考系
高中学生学习匀变速直线运动的时候,应当将参考系明确好。而什么是参考系呢?就是描绘某个物体的运动,需要选择一个别的物体进行参考,用来作为参考的物体就是所谓的参考系。一般而言,可以任意选取参考系,可是在采用匀变速直线运动的公式过程中,选择物理量需要是相对的一个参考系,不然易于产生错误。例如,母舰根据一定的速度航行,从而确保飞机可以安全飞行。某一个航空母舰起飞的最大加速度为a等于5m/s2,速度要达到v等于50m/s才可以正常飞行。此飞机甲板长是L等于160m,要想飞机可以起飞,那么请问航空母舰需要以什么样的速度v0飞行[1]。
通常而言,学生阅读完该问题的时候,就会依照vt2-v02=2as,得到v0=30m/s。产生以上错误的因素就是未能将参考系明确,导致代进的公式所求速度和位移并非相同参考系之中的量。
该问题的正确解法:假设将航空母舰当成参考系,那么飞机初速度就是0,位移是L,设末速度是v1。并且,依照匀变速直线运动基本规律,就可以得出v12等于2aL,解出v1等于40m/s,因此v0=v-v1=10m/s,母舰和飞机起飞方向一样。
三、仔细分析物体运动情况
高中学生学习匀变速直线运动的过程中,在多数情况下没能仔细分析物理运动情况,所以导致物理问题解答错误。举个例子:质量是0.5kg的物体由光滑斜面中的a点从静止逐渐下滑,通过b点进到水平面,设通过b点前后的速度大小不改变,最终暂停于c点。得出相邻之间间隔2s的几个时刻物体瞬时速度为:0t/s、2t/s、4t/s、6t/s,所对应的是0v/(m.s-1)、8v/(m.s-1)、12v/(m.s-1)、8v/(m.s-1)。已经知道物体在斜面中进行匀加速直线运动,在水平面中进行匀减速直线运动,那么以下阐述准确的是哪一个?1、t等于3s物体正好通过b点;2、物体运动时最大速度是12m/s;3、a、b之间的距离比b、c之间的距离大;4、t等于10s物体刚好暂停于c点[2]。
高中学生看到该问题的时候,对问题中出现的一些数据,并未进行仔细分析物体运动的实际情况,因此,误以为t等于4s的时候通过了b点,速度是最大的。
事实上,正确答案应当是第四个。由于物体在斜面中进行匀加速直线运动,在水平面中进行匀减速直线运动。因为第4s末速度比第2s末速度大,因此第2s末速度依然在斜面中进行加速度运动,所以可以得出物体在斜面中加速度大小是a1等等于4m/s2。假设物体第4s末依旧在斜面中进行加速运动,那么该速度就是v4等于v2+a1T等于16m/s,和以上数据不相符,因此物体在第4s末的时候在水平面中进行减速运动。根据最终两个数据可以得出物体在水平面中进行匀减速运动的加速度大小就是a2等于等于2m/s2。物体在2到4秒以内某一时间段经过b点,这个时候的速度就是最大的,设最大速度大小是Vm,那么加上等于2s,得到vm等于m/s。因此,物体通过b点时间就是tb等于d等于s,因此,选项1和2是不正确的。物体运动总时间是t总等于加上等于10s,所以应当选择第四个选项。
四、结束语
高中学生学习物理需要学会正视问题之所在,进而解决问题,改善学习方法,且不要犯同样的错误。这就可以逐步掌握好物理变速运动相关知识点,给往后进一步学习物理知识奠定基础。
(作者单位:湖南广益实验中学)
参考文献
[1]王红燕.高中物理”力与运动”常见问题探微[J].黑龙江教育:中学,2017,(Z2):30-31.
[2]李美會.分析匀变速直线运动的技巧[J].青少年日记:教育教学研究,2013,(06):100-100.