宋玲丽
山西省陵川县第一中学校
直线运动是所有运动形态中最简单的运动,也是高中物理学习过程中研究的主要运动形式,高中阶段研究最多的是匀变速直线运动。但是对于初学者来说,常常由于概念模糊不清楚,所以在学习中会存在很多误区,导致在做题时会出现很多错误。在教学中必须要纠正学生形成的自我的片面观点,帮助他们建立正确的物理模型,形成正确的物理观念和科学思维。
误区一:常把质点和物体的质量体积联系起来
“质点”是同学们上高中以来学到的第一个理想的物理模型。如果所研究的问题和物体的形状体积没有关系时,我们就可以忽略掉物体的形状和体积,把物体简化成一个有质量的点,用这个点去代替这个物体。质点实际上是不存在的,用点去代替物体会使问题研究起来更简洁,更方便。但初学者往往会把“质点”和“点”联系起来,常认为质量小体积小的物体才可以看成质点。
例:关于质点,下列说法正确的是:( )
A 质点是指没有大小和形状,只有质量的点,是真实存在的物体
B 原子很小,所以任何时候都可以看成质点
C 汽车行驶时,因为轮子转动,所以汽车任何时候都不能看成质点
D 一个物体能不能被看成质点,是由研究问题的性质决定的
错误解法B,同学们认为原子质量和体积都很小,任何时候都可以看成质点
正确解法D,不管物体形状和体积大小,只要与所研究的问题没有关系或关系不大,都可以看成质点,与体积和质量都无关,只与所研究问题的性质有关
误区二:常认为加速度与速度和速度改变量有关
加速度是为了描述物体速度变化的快慢而引入的物理量,是高中力学部分最重要的物理量。定义是物体速度的变化和发生该变化所用时间的比值。加速度是矢量,大小等于单位时间内速度的改变量,方向和速度的变化方向一致。由加速度的物理意义可知,加速度反应的是物体速度变化快慢的属性。加速度与物体的速度没有关系,与物体的速度变化也没有直接关系,但对于初学者来说很难建立起这样的物理思维,他们常认为物体速度大,加速度也大,速度变化大,加速度就大。
例:关于物体的加速度和速度的关系,下列说法正确的是( )
A 加速度就是增加的速度
B 加速度越大,速度也一定越大
C 速度为零,加速度也一定为零
D 速度变化的越快,加速的就一定越大
错误解法ABC,对于初学者来说,大家很容易想当然的认为加速度就是加出来的速度,首先要纠正这个错误的观点。帮助大家理解加速度的定义式:物体速度大,加速度不一定大,甚至可能为零(比如匀速直线运动);物体速度变化大,加速度也不一定大,如果时间很长,加速度也很小。
正确解法D,能够决定加速度大小的是物体速度变化的快慢,速度变化快,加速度大,速度变化慢,加速度小。主要是要分清大小和快慢不是同一个概念。
误区三:常认为平均速度等同于初末速度的平均值
根据平均速度的定义,平均速度是位移与时间的比值,平均速度是一个矢量,大小等于单位时间内的位移,方向与位移的方向一致。在匀变速直线运动中,平均速度等于中间时刻的瞬时速度,也等于初速度和末速度的平均值,但只适用于匀变速直线运动,其他运动是不正确的。但对于初学者来说,很容易忽略掉这个条件,把平均速度于速度的平均值看成一回事。
例:某物体作直线运动,v-t图像如图所示,若零时刻初速度的大小为v0,t时刻末速度大小为v1,则在t时间内,物体的平均速度:( )
A 等于(v0+v1)/2
B 小于(v0+v1)/2
C 大于(v0+v1)/2
D 条件不足,无法判断
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错误解法A,理所当然认为平均速度就是初速度和末速度的平均值(忽略物体做的不是匀加速直线运动)
正确解法B,判断物体不是匀变速直线运动,由面积知道该时间内物体的位移要比匀变速直线运动要小,所以平均速度要比(v0+v1)/2小
误区四:常把x-t图像等同于物体运动的实际轨迹
位移时间图像反应的是物体位置随时间变化的关系,但因为位移是一个矢量,既有大小,也有方向,反应在图像上方向表现在坐标轴的正半轴还是负半轴,而图像的形状反应了位移随时间是增加还是减小,以及怎样增减。但对于初次接触的同学们来说,常把图像的形状和物体的轨迹混为一谈。
例;如图所示的位移时间图像,请判断物体的运动性质:
错误解法:认为曲线的那支物体做曲线运动,直线的那支物体做直线运动
正确解法:因为图像位于正半轴,所以物体的位移方向没变,即一直朝同
一个方向运动,所以两个物体都做直线运动,直线那支斜率不变,代表物
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体做匀速直线运动,曲线的那支切线斜率逐渐增大,代表物体做加速直线运动。
误区五:常认为物体的速度可以突变
速度是反映物体运动方向和快慢的物理量,定义是位移与时间的比值,而速度的变化必须有加速度,是需要一个过程的,物体的速度不会突然瞬间减为零或瞬间增大为某一值。但学生初学时没有这样的概念,常常在学习的过程中犯错误。
例:气球以v=10m/s的速度匀速竖直上升,从气球上掉下一个物体,经t=17s到达地面。求物体刚脱离气球时气球的高度。(忽略空气阻力,g=10m/s2)
错误解法:同学们会认为,物体掉下来做自由落体运动,17s到达地面,用位移公式x= gt2 可以得出x=0.5*10*172=1445m
正确解法:物体刚掉下时具有和气球相同的速度,掉下后速度不会突然减为0,所以要向上做竖直上抛运动,速度逐渐减小为0,然后向下做自由落体运动。由题意物体向上运动一直到速度为0需要1s,位移大小为5m,方向向上,然后向下自由落体运动,加速16s,位移为x= gt2=1280m,所以掉落时距地面1275m,
通过以上分析可知,直线运动虽然是最简单的运动形式,但要想把直线运动学懂,学通并不容易,需要从最基本的概念入手,分清各物理量定义时的细微差别,做到“心中有概念,脑中有模型”,熟练灵活的运用各种运动规律以及相关推论,并且在解题时能做到眼到,手到,心到。在教学过程中,教师一定要紧扣各物理量的定义,引导学生形成科学的物理思维,这样才能避免学生形成自己的片面观点,走入学习误区。