奇妙的運(yùn)動(dòng)

胡亞軍

【摘要】物理是高中階段的重要課程，主要針對(duì)自然界一系列的物理現(xiàn)象進(jìn)行研究，從中獲取有價(jià)值的物理信息，將其應(yīng)用到后續(xù)的物理學(xué)研究領(lǐng)域。在高中物理課程中，《奇妙的運(yùn)動(dòng)》中的《我眼中的運(yùn)動(dòng)的合成與分解》，主要針對(duì)運(yùn)行的合成與分解這個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，若想更好的吸收與把握該項(xiàng)知識(shí)點(diǎn)，學(xué)生必須掌握科學(xué)的學(xué)習(xí)方法，了解曲線運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)等的特點(diǎn)與區(qū)別方法，本文就《運(yùn)動(dòng)的合成與分解》的學(xué)習(xí)方法進(jìn)行探究。

【關(guān)鍵詞】運(yùn)動(dòng) 合成與分解 曲線運(yùn)動(dòng)

【中圖分類(lèi)號(hào)】G633.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）33-0054-01

運(yùn)動(dòng)的合成與分解，主要是研究復(fù)雜曲線運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵方法，能幫助學(xué)生更好的理解曲線運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)意義與解題思路，但是，此項(xiàng)知識(shí)點(diǎn)往往都是學(xué)生最難掌握的部分，理解起來(lái)難度較大，且學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)無(wú)法找到切入點(diǎn)，最終影響本節(jié)課的教學(xué)質(zhì)量。為應(yīng)對(duì)當(dāng)前問(wèn)題，必須對(duì)“運(yùn)動(dòng)的合成與分解”一課進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生了解運(yùn)動(dòng)的合成與分解解題方法，以實(shí)現(xiàn)對(duì)曲線運(yùn)動(dòng)的科學(xué)性解析。

一、運(yùn)動(dòng)的合成與分解的基本概述

在本節(jié)課中，針對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成與分解進(jìn)行探究，從合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)兩個(gè)層面出發(fā)。所謂的合運(yùn)動(dòng)就是同一物體參與兩項(xiàng)活動(dòng)，而分運(yùn)動(dòng)則是指物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。物體在做曲線運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向會(huì)時(shí)刻的發(fā)生變化，變化規(guī)律為伴隨著點(diǎn)在曲線上切線的方向變化而變化[1]。物體開(kāi)展曲線運(yùn)動(dòng)的前提條件為：處在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的物體受到的合力方向與速度方向不處在同一直線上，進(jìn)而會(huì)呈現(xiàn)曲線運(yùn)動(dòng)的效果。在運(yùn)動(dòng)的合成與分解之中，若想達(dá)到理想的計(jì)算效果，應(yīng)對(duì)運(yùn)動(dòng)描述中所出現(xiàn)的物理量，如v、x、a等矢量使用平行四邊形定則進(jìn)行求解[2]。分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)息息相關(guān)，分運(yùn)動(dòng)影響著合運(yùn)動(dòng)，其性質(zhì)的變化會(huì)對(duì)合運(yùn)動(dòng)性質(zhì)形成影響。

二、《我眼中的運(yùn)動(dòng)的合成與分解》的解題思路與方法

對(duì)于“運(yùn)動(dòng)的合成與分解”相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的解析，解題時(shí)，應(yīng)充分遵循“一個(gè)法則，兩個(gè)原則；一個(gè)分清，四個(gè)注意”。

一個(gè)法則就是平行四邊形定則，借助該定則來(lái)計(jì)算諸多參數(shù)值，尤其是在分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)的處理與計(jì)算上。

兩個(gè)原則。一個(gè)原則是開(kāi)展分解運(yùn)動(dòng)時(shí)，要充分遵循依照效果分解的原則，結(jié)合實(shí)際運(yùn)動(dòng)所形成的兩種運(yùn)動(dòng)效果，進(jìn)而確定好分運(yùn)動(dòng)的具體方向，進(jìn)而能實(shí)現(xiàn)對(duì)直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行水平與豎直方向上的分解。另一個(gè)重要原則就是簡(jiǎn)化原則。所謂簡(jiǎn)化原則就是將復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，通過(guò)分解成兩個(gè)簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)來(lái)開(kāi)展后續(xù)的解析操作，能大大降低解題難度。一個(gè)分清就是在運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解時(shí)，要辨別好分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)實(shí)際開(kāi)展的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為合運(yùn)動(dòng)，與兩個(gè)運(yùn)動(dòng)的效果相對(duì)應(yīng)的為分運(yùn)動(dòng)[3]。四個(gè)注意。第一，要保證分運(yùn)動(dòng)與合運(yùn)動(dòng)具有等時(shí)性的特點(diǎn)，也就是二者所運(yùn)行的時(shí)間一致；第二，要保證分運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性特點(diǎn)，兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立存在的，其中一個(gè)發(fā)生v、x與a的變化，另一個(gè)不會(huì)受到影響；第三，合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)是等效存在的，既可使用合運(yùn)動(dòng)來(lái)代替兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)，也可運(yùn)動(dòng)兩個(gè)分運(yùn)動(dòng)來(lái)替代合運(yùn)動(dòng)，能互相轉(zhuǎn)換；第四，具備足夠的參數(shù)認(rèn)知，了解運(yùn)動(dòng)量的矢量特性，借助平行四邊形定則計(jì)算出x、v、a等矢量的方向與大小。

開(kāi)展運(yùn)動(dòng)的合成與分解計(jì)算時(shí)，針對(duì)運(yùn)動(dòng)合成問(wèn)題，常出現(xiàn)的題型為小船渡河，而關(guān)于運(yùn)動(dòng)分解問(wèn)題常出現(xiàn)的題型為牽連運(yùn)動(dòng)。

1、運(yùn)動(dòng)合成

例1一條河寬度為200.0m，一只小船橫渡其中，此時(shí)，水流速為v1=2.0m/s，而小船在靜水狀態(tài)下的速度為v2=4m/s。根據(jù)已知條件，求解若想保證航程距離最短，小船應(yīng)如何渡河？

解析：根據(jù)題意，保持航程距離最短，也就是小船在渡河中與對(duì)岸所形成的位移，轉(zhuǎn)而言之就是小船合運(yùn)動(dòng)的位移。從數(shù)學(xué)角度來(lái)看，應(yīng)結(jié)合“兩點(diǎn)之間距離最短”，要想保證航程距離最短，應(yīng)保證合速度的方向與對(duì)岸垂直。結(jié)合平行四邊形定則來(lái)看，小船在行進(jìn)中相對(duì)于水面來(lái)看是傾斜向上游的。對(duì)此，設(shè)船體相對(duì)于水面速度與對(duì)岸之間所形成的夾角為θ，此時(shí)合速度的方向與對(duì)岸垂直，根據(jù)平行四邊形定則可得出：

，將v1=2.0m/s、v2=4m/s帶入到計(jì)算式中，得出θ=60°。在此條件下，渡河的時(shí)間t為，速度v為，將相關(guān)數(shù)據(jù)代入之中得出時(shí)間t。

2、運(yùn)動(dòng)分解

例2人在河岸上以v。的進(jìn)度保持勻速直線前進(jìn)狀態(tài)，借助定滑輪來(lái)對(duì)小船A進(jìn)行牽引，以至最終靠岸。根據(jù)已知條件，試問(wèn)若繩子和水平面的夾角為θ，小船運(yùn)動(dòng)的速度為多少？

解析：小船被牽引之后，會(huì)順著水面進(jìn)行移動(dòng)，會(huì)形成兩種狀態(tài)。一是繩子與豎直方向上的夾角度數(shù)減小，二是定滑輪右方繩子長(zhǎng)度會(huì)變短，且小船會(huì)產(chǎn)生斜向上的分速度。從圖4中可得出，小船的行進(jìn)速度v被分為垂直繩子向下的v1與順著繩子向上的v2，繩子長(zhǎng)短不會(huì)發(fā)生變化，且沒(méi)有伸縮性，v2即人操作的速度v0，也就是說(shuō)v0=v2。此時(shí)根據(jù)平行四邊形法則，夾角是θ，可得出：v2=vcosθ，最終解出v

綜上所述，作為高中物理課程教學(xué)中的重要內(nèi)容，運(yùn)動(dòng)的合成與分解一課具有一定的難度系數(shù)，其中涉及到的元素較多，是學(xué)生學(xué)習(xí)較為吃力的重要部分。為提高學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)的合成與分解知識(shí)點(diǎn)的把握，本文研究了運(yùn)動(dòng)的合成與分解的相關(guān)解題思路與方法，旨在能為學(xué)生提供重要的方法借鑒，滿足學(xué)生對(duì)物理知識(shí)點(diǎn)的把握與吸收，能實(shí)現(xiàn)整個(gè)物理教學(xué)的實(shí)效性。

參考文獻(xiàn)：

[1]列曉東，梁淑媚.“運(yùn)動(dòng)的合成與分解”創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)[J].物理通報(bào)，2014，10：79-81.

[2]成金德.整合知識(shí)要點(diǎn)研討解題方法——淺談“運(yùn)動(dòng)的合成與分解”專(zhuān)題復(fù)習(xí)[J].高中數(shù)理化，2016，17：29-32.

[3]蔣軍.運(yùn)動(dòng)的合成與分解問(wèn)題的典型解法與技巧[J].中學(xué)物理，2015，11：82-83.

指導(dǎo)老師：黨軍華