如此證明“等時性”合理嗎

程春玲

(東明縣第一中學 山東 東明 274500)

人教版高一物理教材《必修2》第五章第二節“質點在平面內的運動”，以蠟塊的運動為例，講述合運動與分運動的概念以及介紹一種處理復雜運動的方法——運動的合成與分解.在討論合運動與分運動的“等時性”時，有些教師試圖給出一個讓學生信服的理由.但筆者認為其做法有些不妥，在此提出質疑.

1 教師的做法

事先，在一端封閉、長約1 m的玻璃管內注滿清水，水中放一個紅蠟做的小圓柱體，將玻璃管的開口端用橡膠塞塞緊.然后，交給學生一塊秒表，讓他們記錄蠟塊的運動時間，教師在前臺演示.具體步驟如下：

第一步，將玻璃管倒置，并保持豎直不動，觀察蠟塊勻速上升，測出運動時間；

第二步，再一次將玻璃管倒置，在蠟塊上升的同時，使玻璃管緊貼黑板沿水平方向向右勻速移動，看到蠟塊相對黑板沿一條傾斜直線運動.再測出運動時間，與前次測量結果比較，發現兩次時間幾乎相等.

重復上述操作幾次，均得到相同的結果.于是，合運動與分運動具有“等時性”被證實.

2 質疑之處

首先，我們要搞清楚什么是合運動與分運動.課本上沒有明確提出“合運動”“分運動”的概念.人教版物理《必修2》第六章第二節“運動的合成與分解” 有這樣的闡述：“在這個實例中，蠟塊沿玻璃管的運動和它隨著玻璃管向右的運動，都叫做分運動；而蠟塊相對于黑板向右上方的運動叫做合運動.” 由此可見，合運動是指在具體問題中，物體實際所做的運動；而分運動則指實際運動在某一方向具有的運動效果.我們不難得出，合運動與分運動同時開始，同時進行，同時結束，經歷的時間相等；二者緊密相關，不可分割.

然而，上述做法把“分運動”與“合運動”“剝離”開來，分兩步進行.實際上，這已經是前后兩個不同的運動過程了，怎么可能構成合運動與分運動的關系呢？又怎么能以此證明合﹑分運動具有“等時性”呢？筆者認為，這一做法沒能正確理解“合運動”與“分運動”的概念，因而也誤解了“等時性”的確切含義.另一方面，還會使學生產生“分運動是從合運動中分離出來的運動”的錯誤觀點.這個實驗只能證明一點：第二步中蠟塊在豎直方向的分運動和第一步中蠟塊的運動規律是一樣的.此外，不能表明什么.事實上，說明合、分運動的“等時性”完全沒有必要這樣煞費苦心，只需要觀察蠟塊的實際運動就可以了.我們看到，在蠟塊開始沿斜線運動時，它就開始沿玻璃管豎直上升；當蠟塊的運動停止時，豎直和水平兩個方向的分運動也就結束了.這樣做既簡單易行，又有說服力，而且尊重科學概念本身，同時能使學生對“分運動是物體的實際運動在某一方向上的效果”有更深的理解.