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摘 要:物理作为一 门 自然科学,是中职课程教学的重要课程之一.在中职物理教学中,不少学 生对物理模型的应用存在一定的恐惧心理,本文以中职物理课程教学中的“ 滑块—木板”模型为 探究载体,从“ 滑块—木板”模型中的两类情况进行剖析,充分展示“ 速度— 时间”图像在物理 解题中的有效运用,希望能够给教育同仁带来一些帮助和参考.
物理课程是中职课程教学的重要组成部分,物 理模型地探讨一直是一线物理教师谈论、研究的重点,大量教学实践表明,模型教学是课程的难点和重 点,要求学生具备丰富的物理知识,具备将实际问题 转化、抽象出物理模型的能力,具备利用物理模型解 决实际问题的的能力.本文以中职物理教学为探究 载体,采取典型案例和理论分析相结合的方式,从 “ 滑块—木板”模型分析为例,重点剖析典型案例, 以期实现教学相长的目的,为一线教育同仁带来一 些借鉴与帮助.
1“ 滑块—木板”模型中木板带动滑块的情境 分析
案例 1 在粗糙的水平地面上放置质量为 M 的 木板,如图 1 所示,在 t =0 时刻使得木板获得 v0 的 初速度,同时在木板的最右端以初速度为零的方式, 放置可视为质点的质量为 m 的滑块,已知滑块与木 板、木板与地面之间的动摩擦因数分别为 μ 1 和 μ2. 木板的长度足够长,从零时刻开始至滑块和木板静 止的过程中,试求:(1) 滑块运动的位移;(2) 木板运动的位移;(3 ) 滑块与木板之间的相对位移;(4 ) 整 个运动过程中,滑块与木板之间产生的热量.
剖析 本题题设中涉及信息量并不大,关键的 难点是滑块与木板,木板与地面之间均存着摩擦力,而且两个动摩擦因数大小关系未知,这样题目可能 存在分类讨论的情况;这里可以借助于 v -t 图像进 行分析处理,开始阶段木板减速、滑块加速,两者达 到共同速度后一起减速直至停止运动.如图 2 所示, 这是 μ1 ≥μ2 情况下滑块和木板的速度随时间变化 的图像.对于 μ1 <μ2 的情况,从零时刻开始,滑块加 速、木板减速,当两者速度相等后,由于滑块与木
程教学中的重点模型,解决此类问题必须明确两者运动的性质特点,利用牛顿运动定律结合隔离法分 别求解滑块和木板的加速度,灵活运用速度 -时间图像的直观性求解运动的位移,充分体现数学知识 在物理问题中的有效运用.
3“ 滑块—木板”模型中典型案例的分析与 思考
案例 3 质量为 4kg 的木板静止于水平地面 上,如图 6 所示,质量分别为 1kg 和5kg 的滑块 A 和 滑块 B,在 t=0 时刻开始从木板的左右两端以3m/s 的相向运动,一段时间后当两滑块相遇时,滑块 A 相对于 木板恰好静止,已知滑块与木板之间的动摩擦因数为 0.5,木板与地面之间的动摩擦因数为 0.1,题中涉及的 最大静摩擦力可以认为等于其滑动 摩 擦 力,g 取 10m/s2,试求:(1)滑块 B 相对于木板静止时木板的速 度.(2)滑块 A 和 B 在 t=0 时刻两者之间的距离.
剖析 以向右为正方向,根据题意可知,A 先向 左做减速运动后向右做加速运动;B 起初向右匀减 速运动,木板向右做加速运动,在 t1 时刻滑块 B 与木板达到共同速度 v1,然后滑块 B 与木板一起向右 做匀减速运动,直至与 A 获得共同速度 v2,其 v -t 图像如图 7 所示.
本题是题设信息相对简洁,但是运动过程比较复杂,不少学生难以求解出正确答案,从上述解析中 可以看出,利用 v-t 图像可以形象直观地反应物体的运动情况,采取数形结合的方法解决此类复杂问 题,能够体现出其解题方法的优越性和实效性.
总而言之,在中职物理教学过程中,“ 滑块— 木板”模型是课程教学的重要组成部分,以此类模 型进行命题一直受到命题专家的青睐,从教学实践 来看,此类题型一直是学生犯错的“ 重灾区”,作为 一线的物理教师,在平时的课堂教学过程中,应该引 导学生利用“ 速度—时间”图像进行分析,利用 图像的直观性结合数学知识进行求解相关问题,不断提升学生的物理解题能力,进而提升课堂教 学的实效性.
参考文献:
[ 1 ] 梁舒建.浅谈速度与时间图象在相关物理解题 中的应用[ J ].教育科学,2016 ( 09 ):208-209.
[ 2 ] 胡东明.巧设相对速度— 时间图像命制两体问 题 [ J ].中学物理教学参考,2021 ( 16 ):66-69.
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