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，取此區間內任一個方向，再根據平行四邊形定則，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現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具體的環境來判斷的，脫離了具體環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.