高中物理专题－怎样学习物理规律以匀变速直线运动为例

1、怎样学习物理规律：以匀变速直线运动运动规律为例江苏省特级教师 戴儒京怎样学好物理规律呢?要重视物理规律的导出过程，克服代公式、套公式的倾向.物理规律,包括定律、法则、定理、公式,有的来源于前辈物理学家的实验,有的来源于已学过知识的推导（就课本而言）,学生要理解并应用规律,须知道规律的来龙去脉,能做实验的要尽量做实验,重视物理学家创设的物理背景；不能做实验的也要搞清推导过程.通过探究式学习,体验获得规律的过程,学习前辈物理学家探索物理规律的方法.同时,才能弄清规律的适用范围、公式的物理意义而不致于乱代公式、乱套公式,盲目地计算结果、对答案.下面以高中物理中很重要的规律匀变速直线运动的规律为例加以

2、说明.匀变速直线运动的基本规律有三个:速度时间关系(速度公式): (1)位移时间关系(位移公式): (2)速度位移关系公式: (3)(1) 式在原来的课本上是从加速度的定义式:通过数学变换得来的.新课标教材通过实验探究而得到.探究方法是:用打点计时器或电火花计时器打出做匀速直线运动(如用钩码拉着小车在水平桌面上的运动)的一系列点,然后求出一系列计数点的速度,列出表格,再在座标系中描出一系列的点,再连这些点画出直线.这条直线说明运动物体的速度随时间均匀变化,是匀变速直线运动.而加速度a是直线的斜率,从而得出(1)式.通过探究式学习,不仅得到速度时间关系(速度公式),而且学习计时器的使用,描点画图

3、的方法,总结规律的途径.(2) 式是通过图象的变化而得到,这在新旧课本是相同的.不同的是旧课本把它作为阅读材料,新课标课本作为正文,并且是通过师生对话引入的.在对话中,以学生的语言提出解决求位移的问题的办法:要求如图1所示的匀变速运动的位移,可把每一段时间都看做匀速运动,分别求出每一段匀速运动的位移长方形的面积,各个面积之和就接近总的位移,如图2所示,如每一段时间越短,则总面积越接近总位移,如图3所示;每一段时间足够短(看要求的准确度)短,则总面积足够接近总位移;那么,每一段时间无限短,则总面积等于总位移(微积分的思想):如图4所示:位移x用v-t图象下面的梯形面积表示为:. yv00 t图1

4、图2图3v vv00 t图4有条件的学校或学生,可以用电脑的Excel通过列表画图.(3) 式是由(1)、(2)两式通过解方程组消去时间t而得到的.过程如下:由(1)得: 代入(2)式,得:, 整理后得(3)式.由于(3)式是从(1)、(2)两式推导而出的,所以又叫推论.由于(3)式是推论,所以这3个公式实际上只有两个是独立的,只能求出2个未知量. 以上3个公式的推导过程,特别是前两个公式的探究过程,同学们要一步一步地认真做,不要把它当作老师的讲解过程,自己只是听听而已.只有自己去做,才能体验探索规律的过程乐趣, 才能体会探索规律的成功的快乐,也才能深刻地理解规律,不由自主地就记住了公式.有的

5、同学抱怨公式难背,我说,公式不要象背语文课文和英语单词那样去背,经过探究过程,你自然就记住了.例1.质量为2kg的物体静止在足够大的水平面上，物体与地面间的动摩擦因数为02，最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等。从t=0时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用，F随时间t的变化规律如图所示。重力加速度g取10m/s2，则物体在t=0到t=12s这段时间内的位移大小为A18m B54m C72m D198m【解析】拉力只有大于最大静摩擦力时，物体才会由静止开始运动0-3s时：F=fmax，物体保持静止，s1=0；3-6s时：Ffmax，物体由静止开始做匀加速直线运动 v=a

6、t=6m/s6-9s时：F=f，物体做匀速直线运动 s3=vt=63=18m9-12s时：Ff，物体以6m/s为初速度，以2m/s2为加速度继续做匀加速直线运动所以0-12s内物体的位移为：s=s1+s2+s3+s4=54m，B正确【答案】B例2、如图所示，以8m/s匀速行驶的汽车即将通过路口，绿灯还有2 s将熄灭，此时汽车距离停车线18m。该车加速时最大时速度大小为2m/s2，减速时最大加速度大小为5m/s2。此路段允许行驶的最大速度为12.5m/s，下列说法中正确的有A如果立即做匀加速运动，在绿灯熄灭前汽车可能通过停车线B如果立即做匀加速运动，在绿灯熄灭前通过停车线汽车一定超速C如果立即做

7、匀减速运动，在绿灯熄灭前汽车一定不能通过停车线D如果距停车线处减速，汽车能停在停车线处【解析】熟练应用匀变速直线运动的公式，是处理问题的关键，对汽车运动的问题一定要注意所求解的问题是否与实际情况相符。如果立即做匀加速直线运动，t1=2s内的位移=20m18m，此时汽车的速度为12m/s12.5m/s，汽车没有超速，A项正确；如果立即做匀减速运动，速度减为零需要时间s，此过程通过的位移为6.4m，C项正确、D项错误。【答案】AC例2、航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m =2，动力系统提供的恒定升力F =28 N。试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g

8、取10m/s2。 （1）第一次试飞，飞行器飞行t1 = 8 s 时到达高度H = 64 m。求飞行器所阻力f的大小； （2）第二次试飞，飞行器飞行t2 = 6 s 时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大宽度h； （3）为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3 。答案：（1）4N（2）42m（3）2.1s【解析】（1）第一次飞行中，设加速度为a1t2a2v1a3t3a4v3匀加速运动由牛顿第二定律解得（2）第二次飞行中，设失去升力时的速度为，上升的高度为匀加速运动设失去升力后的速度为，上升的高度为由牛顿第二定律解得（3）设失去升力下降阶段加速度为；恢复升力后加速度为，恢复升力时速度为由牛顿第二定律 F+f-mg=ma4且V3=a3t3解得t3=(s)(或2.1s)例3、一卡车拖挂一相同质量的车厢，在水平直道上以v0=12m/s的速度匀速行驶，其所受阻力可视为与车重成正比，与速度无关。某时刻，车厢脱落，并以大小为a=2m/s2的加速度减速滑行。在车厢脱落t=3s后，司机才发觉并紧急刹车，刹车时阻力为正常行驶时的3倍。假设刹车前牵引力不变，求卡车和车厢都停下后两者之间的距离。解析：设卡车的质量为M，车所受阻力与车重之比为；刹车前卡车牵引力的大小为，卡车刹车前后加速度的大小