自主實驗，歸納平拋運動的落地方式

周清

摘要：平拋運動是典型的勻變速曲線運動的模型，高考要求學生能理解平拋運動的確切含義以及與其他知識的聯系，并能在實際問題中進行分析、推理、判斷。本文介紹了平拋運動落地的三種情況，旨在使學生在解決實際物理題型的時候能夠更好地對實際問題進行分析以及綜合推理和判斷，并且能歸納出平拋運動落地方式的呈現種類。

關鍵詞：高中物理；自主實驗；平拋運動

中圖分類號：G633文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）21-066-1

高中物理中曲線運動和曲線運動的應用是高考的重點問題和熱點問題，因此，對于學生來說這一模塊的知識也是難點問題。高中階段所學的曲線運動中最典型的就是平拋運動，它屬于勻變速曲線運動，其可以分為幾種題型，可以是物體落在水平面的平拋運動，這種情況與被拋物體的質量沒有關系；可以是物體落在斜坡面的平拋運動，這種情況需要考慮被拋物體的水平射程；也可以是物體落在拋物線面上，這種情況需要與數學變形公式相結合，也常常需要結合后面的動能定理。

一、水平面，與球質量無關

在對于平拋運動在水平面的自主實驗中，可以利用平拋速落儀來給同學們演示平拋運動，可以多向同學們演示幾次，讓他們對于平拋運動比較基礎的一種題型有更深刻的理解，然后在同學們掌握的基礎上能夠自主的進行實驗，這樣有效地解決了高中物理課堂枯燥乏味的問題，也有效地培養了高中生自主學習和自主探究能力。

在講解《曲線運動》探究平拋運動的規律的教學過程中，結合上一節教學內容運動的合成與分解，我進行了這樣的教學實驗，假設有人在練習乒乓球，發球的時候，乒乓球距離地面的高度為H，球以速度v0沿著O點拋出，然后落在水平地面上，此時水平移動的距離是x，豎直移動的距離是y。這是一個典型的平拋運動，于是我跟學生們分析討論運動情況，然后確定其研究方法。這個運動與直線運動相比顯然較復雜，但是可以將復雜的運動轉化為簡單的以前學過的運動，根據運動合成與分解可以巧妙地對運動的物體所受到的力進行分解，因為乒乓球受到向下的重力，水平方向沒有力存在，但是又出速度，所以同學們可以了解到平拋運動可以分為在水平方向的運動和在豎直方向的運動，在水平方向做勻速直線運動，在豎直方向做加速度是g的均加速運動，也就是自由落體運動。這樣同學們就可以很容易的理解了x=vxt、y=1/2vt2。

這樣的話，跟傳統的學生學習高中實驗的方法不同，因為它不僅僅是對知識點進行機械式的記憶，而是學生在動手做實驗的過程中，必須充分發揮問題意識以及對實驗的創新意識，也為后面平拋運動的幾種方式奠定了基礎。

二、斜坡面，考慮水平射程

在研究物體在斜坡面上做平拋運動的時候，需要引導學生考慮水平射程，可以要求學生利用所學的知識來解決現有知識，將斜拋運動化為在水平面的運動，將力的方向進行分解然后結合牛頓定律就可以巧妙地將問題解決了。

在講解《曲線運動》拋體運動的規律的時候，同學們有了對于物體在水平的勻速直線與豎直自由落體和合成的基礎知識，所以在給他們講解斜拋運動的時候，先給他們分析清楚了斜拋運動在水平方向和豎直方向的運動情況，在水平方向物體做的是勻速直線運動，這一點與在水平方向的拋體運動相同，但是不同的是，在豎直方向物體做的是初速度不為0的豎直方向的勻加速直線運動，所以斜坡面的拋體運動就是由這兩種運動所合成的，如說乒乓球落地的時候與地面的夾角是θ，那么根據分析就可以知道小球在豎直方向下落的距離與水平方向通過的距離之比是yx=gt2v初=12tanθ，并且tanθ=vgt。這個結論也經常當作結論運用在考題中，同學們在以后遇到這樣的結論運用的時候，就可以直接的套用結論。

這種變形的平拋運動常常在高三的模擬題型中出現，它的核心思想是分解與合成的應用，比如說分速度、分位移、合速度、合位移的表達式或者計算方式，以及這里對于合位移和水平方向位移的夾角表達式也需要教師和學生能夠總結好做相關的了解。

三、拋物線面，結合數學變式

在對于物體在進行物體在拋物線面的運動情況作討論的時候，教師要合理的創設相應的實驗情景，引導同學們結合物體在水平面和在斜坡面的運動情況，喚起同學們對于相關知識的和物理經驗的積累。

在講解《曲線運動》拋體運動的規律的時候，我給同學們補充了物體落在拋物線的一種平拋運動方式，這種情況常常將乒乓球視作質點，不計空氣對于乒乓球的阻力，重力的加速度為g，這種題型會跟后面所學的動能定理相聯系在一起，會讓同學們求解乒乓球到坡面時的動能，或者求發球時水平速度是多大的時候，落在坡面的動能最小，并且求處最小的動能值是多少。根據動能定理mgH=E-1/2（mv2），結合平拋運動中水平方向的位移與豎直方向的位移情況就可以很容易的求解出來乒乓球到達拋物線坡面的動能是12mv2+2mg2h2v2+gh，當v2=gh的時候，動能最小，動能最小時為EK=3mgh/2。同學們在著手解決這種題型的時候，常常有一定的難度，但是如果能夠很好的把握其內涵，搞清楚物體運動的情況并且能夠有相關的實驗模擬，同學們就可以很容易的入手解題了。endprint