中學(xué)物理運(yùn)動(dòng)學(xué)有關(guān)問題分析

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摘要:人們常常使用圖像來描述物理規(guī)律、解決一些比較棘手的物理問題，這種方法就叫做圖像法，圖像法可以將題目中的有用信息以圖像的形式將其靈活地表示出來，并且圖像可以比較直觀地描述出物體的運(yùn)動(dòng)過程，清晰地表示出物理量之間的相互關(guān)系．運(yùn)用圖像法來解決物體運(yùn)動(dòng)的有關(guān)問題可以避免復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，化難為簡，文字的抽象可以直觀地用圖像表示，使動(dòng)態(tài)變化定格在圖像上的每一點(diǎn)，物體運(yùn)動(dòng)中的各個(gè)物理量關(guān)系都由圖像的函數(shù)關(guān)系給表現(xiàn)出來了，因此，掌握好圖像法是非常重要的，這不僅可以培養(yǎng)學(xué)生對圖像的敏感度，還可以訓(xùn)練學(xué)生思維敏捷，本文通過以下的幾個(gè)例題，分析了如何靈活運(yùn)用圖像法來解決物體運(yùn)動(dòng)問題．

關(guān)鍵詞:圖像法;物體運(yùn)動(dòng);靈活結(jié)合

在高中物理的解題過程中，如果面對所有的物理問題、物理題目都運(yùn)用同一種常規(guī)性的解題方法，那么對于一些特殊的題目而言就會(huì)比較的繁瑣與低效．所以針對于不同的物理知識(shí)以及物理問題，學(xué)生應(yīng)該要掌握不同的解題思維方法，例如在高中物理的運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)與問題中，就要巧妙地運(yùn)用圖像法去分析問題并將題目的信息有效的利用圖像表現(xiàn)出來，將其中蘊(yùn)含的物理關(guān)系轉(zhuǎn)換為一個(gè)物理模型，從而能夠幫助學(xué)生更加高效的解決問題．例1甲和乙兩名運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行交接棒的訓(xùn)練，在訓(xùn)練的過程中，甲在短距離的加速之后能夠通過9m/s的速度來跑完全程，而乙運(yùn)動(dòng)員在進(jìn)行起跑去接接力棒之間是一種勻加速的狀態(tài)，為了能夠給乙更好的掌握住一個(gè)起跑的時(shí)機(jī)，就需要找到一個(gè)合適的位置來進(jìn)行標(biāo)記，就能夠更加快速與準(zhǔn)確的進(jìn)行接力，在訓(xùn)練的過程中，甲在接力區(qū)前以s=33．5m出做好了相應(yīng)位置標(biāo)記，并且是以v=9m/s的速度進(jìn)行跑步，當(dāng)?shù)诌_(dá)了標(biāo)記的位置時(shí)立刻向乙發(fā)出口令，讓乙能夠立刻進(jìn)行起跑，使得乙能夠在起跑之后當(dāng)速度與甲的速度一致時(shí)就能夠正確的完成接力．

如果已知接力區(qū)的長度是20m，那么請問在此次的接力訓(xùn)練中，乙在接力前的加速度的是多少呢?本題所要考察的是追及的問題，那么在根據(jù)題目中的信息以及接力的物理情境，學(xué)生就能夠?qū)⒁陨系奈锢韱栴}以及相關(guān)的信息表示為一個(gè)具體的示意圖(如圖1所示)，根據(jù)示意圖就能夠更好的理清題目中的信息以及相關(guān)的關(guān)系:根據(jù)圖1的示意圖，學(xué)生就能夠進(jìn)行解題的判斷和思考:當(dāng)甲和乙相遇時(shí)兩者的速度是一樣的，可以表示為V甲=V乙=V，再從圖2中能夠了解到，A的區(qū)域位置面積所表示的就是當(dāng)“甲”向“乙”發(fā)出口令時(shí)兩者的間距．三角形B表示的則是甲乙兩人相遇時(shí)乙的位移，并且S2=S0=0．5vt，t=v/a，所以最終的結(jié)果加速度就為V2/2S0在以上的解題過程中，通過圖像法來去處理題目中的追及、相遇的物理問題，最大的特點(diǎn)就在于能夠運(yùn)用圖像法將題目中的一些物理信息和關(guān)系等，通過圖像更加直觀的展現(xiàn)在學(xué)生的眼前，也就能夠幫助學(xué)生更加簡潔與容易的去梳理題目中的關(guān)系，并快速的進(jìn)行解題．因此，如果是針對于高中物理中在一條直線上的相向運(yùn)動(dòng)或者是同向運(yùn)動(dòng)的問題中都能夠有效的利用圖像法來去進(jìn)行解題．但是在解題的過程中應(yīng)該注意以下的三個(gè)問題，也就是所利用圖像法進(jìn)行解題時(shí)需要注意的三個(gè)解題步驟:第一，運(yùn)用圖像法首先需要對題目中的物體運(yùn)動(dòng)特征有一個(gè)全面的把握，要能夠?qū)ξ矬w運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)以及規(guī)律等作為物理建模的基礎(chǔ)，才能夠更好的去建立一個(gè)清晰地圖像;第二，在構(gòu)圖的過程中要能夠結(jié)合相應(yīng)的關(guān)系以及坐標(biāo)系來去將物體運(yùn)動(dòng)的圖線準(zhǔn)確的標(biāo)注出來;第三，在構(gòu)圖成功后要能夠通過圖像中所構(gòu)建出來的圖像的斜率、面積等等物理意義來進(jìn)行物理的解題，才能夠更有效的利用圖像法幫助學(xué)生來解決高中物理中的運(yùn)動(dòng)學(xué)相關(guān)問題．例2有一塊質(zhì)量為M的木板，如果這塊木板正放在光滑的水平面上，如果在木板上有一個(gè)質(zhì)量為m的小鐵塊，當(dāng)這個(gè)小鐵塊以初速度為V0從木板的一端滑向另一端，如果將這個(gè)完整的木塊分為兩塊大小一樣，也就是長度和質(zhì)量都相等的兩個(gè)小木板A、B，兩塊小木板挨在一起并且也放在光滑的水平面上，同樣用小鐵塊以初始的速度V0從一端滑向另外一端，那么()．A．小鐵塊仍然可以從一端滑到另外一端B．小鐵塊會(huì)從B的木板上滑出C．小鐵塊不會(huì)從B木板滑出，而是會(huì)停留在B木塊上D．無法判斷最終結(jié)果針對于以上的物理選擇題，根據(jù)題目中給出的相關(guān)信息，能夠構(gòu)建出如圖3所示的圖形:圖3夠作出兩種情景進(jìn)行思考，第一種，在圖像中，三角形的面積所表示的就是木板的長度;第二種情景，當(dāng)鐵塊在木板A上進(jìn)行滑行的時(shí)候與前者是一樣的，當(dāng)滑到B木板上之后，在圖上相對應(yīng)的是線段1，A木板運(yùn)動(dòng)在圖像上表示的2，那么當(dāng)鐵塊與木板B進(jìn)行共同的運(yùn)動(dòng)，所對應(yīng)的是圖像中的線3，因?yàn)槟景逅倪呅蔚拿娣e是要比三角形M的面積要更小，所以就能夠得出小鐵塊并不會(huì)滑出木板B，而是會(huì)停留在木板上，所以正確的答案就是C選項(xiàng)．在以上的例題中就是利用圖像來去解決動(dòng)力學(xué)綜合的問題．在對于這一類題目的解題過程中．

利用圖像法首先要能夠清楚的梳理出題目中物體受力的特征是什么，運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是什么，然后借助圖像的方法來將題目中的這些運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和過程來去分別的、仔細(xì)的表示出來，最后就是根據(jù)圖像結(jié)合題目的信息以及所學(xué)的知識(shí)來去進(jìn)行比較、分析、推理和解答，就能夠有效的借助圖像法來幫助學(xué)生更加直觀、高效的去思考和解決問題．應(yīng)用圖像法解題要結(jié)合不同的題目類型以及學(xué)生自身在解題過程中的“偏好”來去進(jìn)行解題，要對圖像法發(fā)進(jìn)行靈活的運(yùn)用而不是“死”的運(yùn)用，才能夠幫助學(xué)生進(jìn)行解題，而不會(huì)成為學(xué)生解題中的一種累贅，切實(shí)的幫助學(xué)生提高高中物理解題的效率和質(zhì)量．例3有兩個(gè)質(zhì)量都相同的木塊A和B，將這兩塊木塊放在統(tǒng)一光滑的水平面上，并且木塊中間由一根彈簧所連接，一開始彈簧是處于自然的狀態(tài)，如果現(xiàn)在用水平恒力F推動(dòng)木塊A，那么在這個(gè)過程中，當(dāng)彈簧第一次被壓縮到最短的過程中()．A．當(dāng)AB的速度相同時(shí)，加速度aA=aBB．當(dāng)AB的速度相同時(shí)，加速度aA＞aBC．當(dāng)AB的加速度相同時(shí)，VA＞VBD．當(dāng)AB的加速度相同時(shí)，VA＜VB通過以上題目中信息的獲取與整理，能夠?qū)⑺械男畔⑼ㄟ^圖像的方式展現(xiàn)出來(如圖4所示):圖4在通過推力F將A木塊進(jìn)行推動(dòng)的過程中，木塊A和木塊B是一種A向右運(yùn)動(dòng)的方式，那么就能夠分析出來開始的VA＞VB，并且在初始的階段一定存在aA＞aB的關(guān)系，然后當(dāng)aA逐漸在減小而aB在逐漸增大時(shí)，這個(gè)過程就能夠通過以上的圖像來進(jìn)行表示，那么從圖像中就能夠快速的了解到，當(dāng)兩者的速度一致的時(shí)候aA＜aB，但是如果在加速度相同的情況之下，那么此時(shí)VA＞VB，所以綜合所得到的答案再結(jié)合選項(xiàng)就能夠解出正確的答案就是C選項(xiàng)．從以上的圖像法中能夠了解到，借助圖像法將題目中物體運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和過程通過圖像來展現(xiàn)出來，能夠讓學(xué)生在圖中能夠清晰明了的知道兩個(gè)物體在運(yùn)動(dòng)過程中的一個(gè)狀態(tài)變化以及交叉點(diǎn)，等等信息，學(xué)生根據(jù)這些信息就能夠快速的獲取到相對應(yīng)的答案，者相比較于直接的進(jìn)行計(jì)算或者是聯(lián)想能夠更加的有效與準(zhǔn)確．所以在高中物理解題的過程中，針對于運(yùn)動(dòng)學(xué)的相關(guān)問題，學(xué)生首先能夠先嘗試著通過圖像法來進(jìn)行表達(dá)、思考和求解，有時(shí)候能夠?yàn)閷W(xué)生帶來更加高效的解題．

通過解析上述幾個(gè)例題，我們可以知道圖像法對解題簡便有極大好處，利用圖像法在解題的過程中能夠有效的幫助學(xué)生將一致的物理信息與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、過程等更加直觀的通過圖像的方式展現(xiàn)出來，在圖像中能夠有一個(gè)更加清晰地物理關(guān)系，學(xué)生在對于圖像進(jìn)行分析與思考的時(shí)候就能夠更加的清晰與明確，或者相比較于傳統(tǒng)的解題方法而言更加的快捷、高效與準(zhǔn)確，因此在高中物理關(guān)于運(yùn)動(dòng)學(xué)的相關(guān)解題教學(xué)引導(dǎo)的過程中，學(xué)生們更應(yīng)該加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練，盡早掌握圖像法，從而提高解題速度，要重視在平時(shí)訓(xùn)練中對圖像法的靈活運(yùn)用，培養(yǎng)一個(gè)良好的圖像法解題的思維和技巧，才能夠幫助學(xué)生在考試中更加熟練、快速的進(jìn)行方法的使用與解題，提高學(xué)生解題效率的同時(shí)也能夠促進(jìn)學(xué)生物理解題能力的提升．

參考文獻(xiàn):

［1］王尚清．利用圖象法巧解運(yùn)動(dòng)學(xué)問題［J］．甘肅科技縱橫，2009(03):199－200．

［2］李俊．圖象法解運(yùn)動(dòng)學(xué)問題［J］．理科考試研究(高中版)，2014(9):57－58．

作者：劉才寶 單位：江西省贛州市興國縣興國中學(xué)