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《斜抛运动》的再定位

发表时间：2020/8/13 来源：《基础教育参考》2020年8月作者：陈小凤

[导读] 在解曲线运动问题时一般需要考虑分解问题。但是，《斜抛运动》部分要求过于简单，应适时重新给予较高的定位。本文主要从该内容对高中物理的承前启后的重要作用进行论述。

陈小凤福建省安溪县铭选中学 362400
【摘要】在解曲线运动问题时一般需要考虑分解问题。但是，《斜抛运动》部分要求过于简单，应适时重新给予较高的定位。本文主要从该内容对高中物理的承前启后的重要作用进行论述。
【关键词】斜抛运动；运动的分解；定位
中图分类号：G652.2 文献标识码：A 文章编号：ISSN1001-2982 （2020）08-166-02

        在各年《普通高等学校招生全国统一考试福建省理科综合考试说明》中，对《斜抛运动》一节的要求均只作定性要求。在司南版中学物理教材编写组的《教师用书》里，教学要求如下：1.知道斜抛运动，知道斜抛运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动；2.通过实验探究斜抛运动的射高和射程跟速度和抛射角的关系，并能将所学知识应用到生产生活中；3.领略斜抛运动的对称与和谐。教学建议：1.通过------然后通过理论分析的方法让学生体会斜抛运动可以分解成沿竖直方向的竖直上抛运动和沿水平方向的匀速直线运动。2.对于斜抛运动的射高和射程跟初速度、抛射角的关系，不做计算，只需学生通过实验探究得出定性的结论，并能用这个结论来解释、解决一些实际问题。
        《斜抛运动》之所以这样定位，很大一部分的原因是由于斜抛运动相比竖直上抛运动、竖直下抛运动、平抛运动更加复杂。斜抛运动由于初速度是与水平方向有一个夹角，要将这个初速度进行分解的基础上，再将复杂的斜抛运动分解成水平的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动或分解成沿初速度方向的匀速直线运动和自由落体运动。应该说，对多数学生来说，第一，将初速度的分解就是一个难点；第二，多数情况按第一种情况分解，而竖直方向的竖直上抛是一种折返的直线运动，大多数学生在对折返运动的理解上存在一定的难度，再作为其中的一个分运动就会觉得更难一些。因此，绝大多数的教师在教学上基本遵循《考试说明》和《教师用书》的精神，从以下几个要点进行授课。
        知识要点：
        1、斜向上或斜向下抛出的物体只在重力（不考虑空气阻力）作用下的运动叫做斜抛运动。
        2、斜抛运动的特点：水平方向速度不变，竖直方向仅受重力，加速度为g。
        3、斜抛运动的分解：斜抛运动可以看成是水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛或竖直下抛运动的合运动。
        4、斜抛运动的方程
        对速度、位移分解公式均不作要求，最多给出三要素的公式
        射时T：
        射高H：
        射程R：
        笔者觉得该内容要求需要重新定位，因为，实际上《斜抛运动》起着承前启后的作用。
        承前
        司南版第3章第1节《运动的合成与分解》对复杂的曲线运动提供了基本的解题方法，将复杂的曲线运动分解成简单的直线运动，主要体现在第3节《平抛运动》和第4节的《斜抛运动》。
        首先，如果我们将θ取900，则斜抛运动变成竖直上抛运动，如果我们将θ取00，则斜抛运动变成平抛运动。

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由此，我们就可以将第2节、第3节和第4节统一起来，竖直上抛运动和平抛运动可以作为斜抛运动的特例，它们有共同的规律、共同的分析方法、共同的对称美等。以此不仅可以让学生增进对竖直上抛运动、平抛运动的理解，还可以让学生感受到看似完全不同的内容实际本质是一样的，培养学生探索科学自然规律的热情。
        另外，在我们实际教学过程中发现学生对于平抛运动的理解仅仅停留在表面的分解，无法将其实际应用于具体问题中的位移分解和速度分解。
        对斜抛运动的深入学习可以进一步深化对曲线运动的合成与分解的方法，并有助于平抛运动的典型题目解答。
        例题1：如图所示，在倾角为θ的斜面上以速度水平抛出一小球，该斜面足够长，则从抛出开始计时，经过多长时间小球离开斜面的距离的达到最大，最大距离为多少？
        在本题的解答过程中，学生出现的最大问题是：哪个位置才是小球离开斜面的距离达到最大，于是大部分的学生陷入了困境，无从下手，不知所措。按照解答平抛运动的一般方法，将平抛运动分解成水平的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动，可是找不到与问题相关的物理量的突破点。然而，只要在斜抛运动的基础上进行知识的迁移，问题便可迎刃而解，先看以下解析。
        实际上，只要将平抛运动分解成沿斜面方向和垂直斜面方向，即将这个曲线运动看成在斜面上的斜抛，离斜面最远就是垂直斜面的分速度为0。若是对斜抛运动有足够深入的理解，根据斜抛运动的对称性，从斜面抛出落到斜面上整条轨迹的中点即离开斜面最远的位置。
        启后
        在选修3-1中讨论“带电粒子在电场、磁场、复合场中的曲线运动”这一至关重要的课题，有抛物线、圆或椭圆、双曲线及其他曲线运动，其中有一些题目可以类似平抛运动、竖直上抛运动、斜抛运动来分析。
        例题2：一个带电荷量为－q的油滴，从O点以速度v射入匀强电场中，v的方向与电场方向成θ角，已知油滴的质量为m，测得油滴达到运动轨迹的最高点时，它的速度大小又为v，求：(1) 最高点的位置可能在O点的哪一方？　(2) 电场强度 E为多少？(3) 最高点处(设为N)与O点的电势差UNO为多少？
        本题由于加了电场变成复合场，在斜抛运动的基础上又更进一步，竖直方向仍是竖直上抛运动，但是水平方向却是初速度为v cosθ 的匀加速直线运动，最高位置即为竖直上抛运动最高点。若没有足够斜抛运动的基础知识，很多学生陷入困境。以下再看一道例题。
        例题3：如图甲所示，带电平行板电容器竖直放置，两板间的距离d=0.1m，电势差1000V，一个质量m=0.2g，带正电q=10-7C的小球用L=0.01m长的丝线悬挂于电容器内部的O点。现将小球拉到丝线呈水平伸直的位置A，然后放开，假如小球运动到O点正下方B点处时，线突然脱开，以后发现小球恰能通过B点正下方的C点处，求B、C间的距离。
        本题分析的难点仍然是小球为什么会再回到B点的正下方，从B到C究竟是如何运动的，这时仍然需要运动的分解，竖直方向的自由落体运动和水平方向的类似竖直上抛运动。但这点，学生却往往迷惑不解，究其原因是没有对基本运动分析方法的掌握。
        在对曲线运动的分解中，基本的运动与力的分析就显得必不可少。因此，笔者认为虽然《斜抛运动》在《考试说明》中只作定性要求，但鉴于其在整个高中物理中前后的重要基础作用，作为教师应该就斜抛运动的相关知识对学生有更高要求，要懂得定量的计算，并与运动的合成与分解、竖直上抛运动、平抛运动融汇贯通，以期对带电粒子在复合场中的曲线运动的题型得以得心应手的解答。
参考文献
[1]司南版普通高中课程标准试验教科书物理2（必修）教师用书，山东科学技术出版社.
[2]本文三道例题均来自百度文库.