平拋運動的分解方法

馬蘭 代偉 黃軍 羅微 李燕秋

在學習平拋運動之前，學生學習了“運動的合成與分解”，已經(jīng)知道，運動的合成與分解都遵循平行四邊形定則，并且類比“力的合成與分解”也可知道，運動的合成只有一種可能，但運動的分解卻有無數(shù)種可能.曲線運動中典型的平拋運動，其分解方式也應多種多樣.

1 平拋運動的分解方法

將物體以一定的初速度沿水平方向拋出，不考慮空氣的阻力，物體只在重力作用下所做的運動叫平拋運動.平拋運動是高中物理教學中比較典型的曲線運動，曲線運動的速度或加速度的大小與方向可能隨時都在發(fā)生變化，對于高中生來說，直接研究曲線運動比較困難.因此教學中我們要化繁為簡，將復雜的曲線運動分解為相對比較簡單的直線運動以方便學生理解.我們知道運動分解的實質(zhì)就是分解速度與加速度，所以確定兩個直線運動的方向是關鍵，當然這兩個方向并不是任意兩個方向.分解一個大小與方向都已經(jīng)確定的矢量A，如圖1，我們首先得選擇其中一個分量A1的方向，則其另一個分量A2的方向就只能在A1的反向延長線與A的夾角之間，如圖2，取此區(qū)間內(nèi)任一個方向，再根據(jù)平行四邊形定則，便可得到矢量A的一種分解方式，如圖3.平拋運動的初速度和加速度的大小與方向都已確定，按照以上所說的矢量分解方法，可將初速度與加速度進行分解，如圖4所示.平拋運動的初速度v0在水平方向，加速度g豎直向下，首先任意選擇其中一個分運動所在的直線方向為x方向，再根據(jù)以上方法確定另一個分運動所在的直線方向為y方向，角度如圖1.4所示.將初速度v0與加速度g分別分解在這兩條直線上，選擇正方向，便得到了平拋運動在x方向與y方向上的分運動.

比較例2兩種解題方法我們發(fā)現(xiàn)第一種解題方法不管是從解題思路和解題步驟上來說都要簡單許多，學生也更容易理解，更容易掌握.因此，在分解運動時并沒有固定的方法，不要習慣于定式思維，應從問題入手，根據(jù)題意選擇合適的方法來解題，使問題更加簡單.

3 對平拋運動教學的建議

回顧高中課堂，對于平拋運動的教學從來都是首先從概念入手，告訴學生什么樣的運動是平拋運動，然后告訴學生由于曲線運動比較復雜，因此要將平拋運動分解成直線運動以方便我們的學習，于是就有了一系列探究平拋運動在水平方向與豎直方向上運動性質(zhì)的實驗，最后再結合理論分析，便得到了平拋運動在水平方向是勻速直線運動，在豎直方向是自由落體運動的結論.以上整個過程看起來似乎順理成章，然而我們是否想過，為什么是豎直方向與水平方向？站在教師的角度上，認為這樣的分解方法是最簡單、最常用的方法，于是就幫學生進行了選擇，以期在高中階段這樣一個有限的時間內(nèi)達到最佳的教學效果.但是，這里面存在幾個問題：第一，一種方法的簡單與否是要根據(jù)具體的環(huán)境來判斷的，脫離了具體環(huán)境來判斷一種方法的簡單與否也就失去了其意義.第二，在眾多的選擇面前，教師不能代替學生做出選擇，而使學生按照教師設定的路線走，使學生漸漸失去了選擇判斷的能力.第三，給許多學生造成了平拋運動的分解只有一種方法的假象，導致學生在分析問題時機械地做題，而不去思考.針對以上存在的這些問題，有如下的建議：交給學生分解運動的一般方法，并舉例說明，教會學生如何去選擇能夠使問題變得簡單的分解方法.這樣一來，可能在剛開始實施起來難度比較大，但不可否認的是這將使學生更加靈活地對待后續(xù)的學習，因為我們知道，學習并不是一成不變的東西，那種以不變應萬變的學習態(tài)度終將隨著人類的進步而被淘汰，不只是學習，甚至對其生活態(tài)度也將起著一定的積極作用.

平拋運動在日常生活中是很常見的一種運動，同時也是高中物理教學中非常典型的一種運動模型，它為接下來電磁場中類平拋運動的學習打下牢固的基礎，因此，平拋運動在高中物理的教學中占有舉足輕重的地位.所以學生不僅要熟練掌握平拋運動的常規(guī)解題方法，還應該學會靈活運用各種方法來解決問題，同時老師也要引導學生站在多個角度思考問題，這樣才能更全面的考慮問題，并選擇最佳的解題辦法.