《浅析运动的独立性原理在中学物理教学中的价值和地位32593.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅析运动的独立性原理在中学物理教学中的价值和地位32593.docx（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、浅析“运动的独立性原理”在中学物理教学中的价值和地位山东宁阳一中 高翔运动的独立性原理又叫运动的迭加性原理，与功的原理、力的独立性原理合称中学物理三大原理，它是“运动的合成、分解”形成的前提，是解决复杂运动方法形成的关键点。因为任何形式的运动，都可视为几个简单运动的合成，依据各自不同的特点加以解决。中学物理利用三大思想：牛顿运动定律、功能的思想和动量的思想，解决的是“力和运动”的问题，该问题就要涉及到“运动的合成和分解”，在尊重学生的认知规律前提下，从课程论的角度把握在教材中的地位，在知识的运用和深化过程中逐步深化和提高，达到能力培养的目的，运用已掌握的知识和方法解决新问题，尤其在新场景下识模
2、、建模的能力，也反映了学生思维的深刻性和灵活性。在学科渗透，相互综合的今天，这种能力的要求日益重要。运动的叠加加性原理理，是指指一个物物体同时时参与几几种运动动，各分分运动都都可看成成独立进进行的，互互不影响响，物体体的合运运动则视视为几个个相互独独立分运运动叠加加的结果果。分运运动和合合运动之之间具有有：独立立性、等等时性、矢矢量性、同同体性。它它的下位位概念是是振动的的叠加原原理、波波的叠加加原理、电电场强度度的叠加加原理。叠叠加分矢矢量叠加加和标量量叠加两两种，前前者遵循循矢量的的合成平行四四边形法法则，后后者遵循循代数运运算，因因此在阐阐述矢量量时不仅仅强调既既有大小小，又有有方向，同
3、同时指出出严格遵遵循平行行四边形形法则的的物理量量才为矢矢量。运动轨迹沿沿承的递递进顺序序如下：直线运运动曲曲线运动动往复复性运动动；力作用的特特点：恒恒力作用用大小小不变但但方向时时刻改变变简谐谐强迫力力作用；“曲线运运动的条条件”和和“运动动的合成成与分解解”既是是重要的的知识点点，同时时也是能能力形成成的关键键点和发发展的依依存点。通通过：正正交方向向上的匀匀速直线线运动的的合成渡河问问题；匀匀速直线线运动和和自由 落体运运动的合合成平平抛运动动，来达达到知识识的深化化和能力力的提高高，为曲曲线运动动的学习习提供了了方法的的铺垫，尤尤其是平平抛运动动中运动动分解的的方法，是是能力提提高和
4、发发展的关关键，具具体讲，它它不但承承接着恒恒力作用用下曲线线运动的的学习，同同时也承承接着变变力作用用下曲线线运动的的学习，同同时也关关系到带带电粒子子在静电电场中类类平抛的的运动学学习。为为巩固和和深化该该知识点点，阐述述如下： 其一、重力力场中的的平抛运运动：（1）、运运动轨迹迹与质点点运动方方程的区区别：利用描迹法法得到如如图2所所示的是是运动轨轨迹而不不是函数数图像，即即：水平平方向上上的匀速速直线运运动和竖竖直方向向上的自自由落体体运动的的合运动动轨迹。质质点运动动方程：通过消元法法可得 函数数图像如如图1所所示（2）、矢矢量合成成式： 飞飞行时间间由下落落的高度度h来决决定（即即
5、y方向向决定xx方向）例1、在研研究平抛抛运动实实验中，用用一张带带有方格格的坐标标纸记录录运动的的轨迹，小小方格边边长 , 若小小球在平平抛运动动途中的的几个位位置如图图3所示示的 位位置，则则小球平平抛运动动的初速速度是多多少?确确定小球球的初始始平抛位位置坐标标？解析：抛出出点未知知，水平平方向上上作匀速速直线运运动，间间隔位移移 ，设设时间间间隔为TT，初速速度为 其二、带电电粒子在在静电场场中的类类平抛运运动（不不计重力力对带电电粒子的的影响，一定），依据实际物理场景分如下两种情况：A、带电粒粒子飞出出电场的的“边出出边落”运运动：特特点是带带电粒子子飞出电电场，运运动时间间由极板板
6、的长度度L来决决定，即即：偏转转位移：临界条件： 则则临界电电压时，带电粒粒子飞出出电场，tt由L、vv0共同同决定。B、打在极极板上的的边落边边飞运动动：特点点：在时时，带电电粒子打打在极板板上，运运动时间间由电场场本身来来决定，即即：y 侧向位移 静电场中的的问题只只不过是是在新的的物理场场景下多多了一种种性质力力的分析析，运用用的方法法仍是运运动的合合成与分分解。实实际问题题中，由由于受先先验概念念力的分分解的影影响，再再加上提提供的物物理场景景相同，虽虽然理解解“根据据力的实实际效果果分解”，但但不能与与实际问问题相联联系，故故而在运运动的分分解中出出现问题题较多。 应用一、创创设物理
7、理场景，解解决绳连连物运动动的合成成与分解解：如图5所示示，某人人站在距距水平面面高为的的台子上上，用绕绕过定滑滑轮的绳绳子将质质量为的的船从静静止开始始,由处处拉至处处，此过过程中绳绳与水平平方向的的夹角由由变为，船船受到水水的平均均阻力恒恒为，船船到达处时人人收 绳绳子的速速度为，求求：人对对船所做做的功？（滑轮轮和船的的大小，绳绳子的质质量均不不计。）解析：船由由到处受、的作用用，阻力力做负功功；拉力力做正功功，力的的方向始始终沿绳绳收缩的的方向，且且为变力力（方向向时刻发发生改变变）属于于变力做做功问题题，由于于不知船船做何种种运动，故故而采用用状态的的变化量量量度复复杂的过过程量动能
8、定定理。船船由静止止出发，求求出到达达点时的的瞬时水水平速度度则可解解决，设设为 则则：该问题就转转化为“绳绳连物速速度的求求解”。受前摄抑制制力的的分解的的影响，往往往沿水水平方向向和竖直直两个方方向上分分解速度度，而没没有真正正理解运运动的实实际效果果，运用用牵连速速度公式式，虽然然简洁，但但加大了了难度。联联系生活活实际，创创设物理理场景，可可起到简简化之笔笔。如图 6 所示，人人如何借借助于一一根长为为，一段段系于上上端，不不可伸长长的细绳绳安全地地越过宽宽为的污污水池? 方案是：边边荡绳子子边顺着着向上爬爬。过程分析如如下：人人以为圆圆心，同同时参与与了两个个运动，一一个是沿沿径向向
9、向上爬的的运动，设设速度为为 ，同同时以为为半径做做非匀速速圆周运运动，设设速度为为 ，存存在切向向加速度度和，合运运动则为为表现的的运动；从力和和运动的的角度解解析是由由于重力力和绳子子的张力力合成的的结果，则则人恰好好过污水水池的合合运动 问题题的关键键就是解解决在点点的瞬时时速度；因此，利利用创设设物理场场景，可可起到化化繁为简简的作用用。由图图6可知知：应用二：过过程等效效，依据据分运动动解决合合运动的的问题平抛运运动的应应用如图7所示示，小球球之间用用长是66米的细细线相连连，将两两球相隔隔先后从从同一高高度处以以的初速速度水平平抛出，则则在球抛抛出多少少秒时两两球的连连线可拉拉直？
10、解析：原型型启发(1)：单独一一个球的的平抛运运动的处处理方向向上匀速速直线运运动； y方向向上自由由落体运运动；（2）：两两个小球球在水平平方向上上以相同同的速度度作匀速速直线运运动，水水平间距距不变：；在 方方向上两两球以00.8秒秒的时间间间隔做做自由落落体运动动，则位位移间隔隔 ，随随时间推推移变大大；绳张紧的临临界条件件是两球球间距为为应用三：运运动的分分解，等等间距螺螺旋线问问题的处处理（1）：带带电粒子子以一定定的夹角角斜射入入匀强磁磁场解决的方法法：将其其速度分分解为平平行和垂垂直于匀匀强磁场场两个方方向；平平行于匀匀强磁场场方向上上做匀速速直线运运动，垂垂直方向向上做匀匀速圆
11、周周运动。如图8所示示，一个个带电粒粒子质量量为 ，带带电量为为，以初初速度为为斜射入入长为直直径为的的通电螺螺线管中中，与的的夹角为为，射入入和射出出时同在在一条直直线上，求求带电粒粒子实际际通过的的路程？解析：带电电粒子速速度分解解如图所所示，则则：沿轴轴线方向向上做匀匀速直线线运动，截截面方向向上做匀匀速圆周周运动，两两正交方方向上时时间相等等，设为为,由于于初射与与入射恰恰在同一一条直线线上，做做等间距距的螺旋旋线运动动，设有有个完全全相同的的圆周，运运动周期期设为，则则：（2）：带带电粒子子在叠加加场中的的运动不计重力对对带电粒粒子的影影响，匀匀强磁场场和匀强强电场相相互叠加加，依据
12、据两者方方向之间间的相互互关系，有有下列两两种情况况：A如图9所所示，带带电粒子子垂直进进入和平行的的叠加场场，可分分解为沿沿电场方方向，初初速度为为0的匀匀加速直直线运动动，运动动方程为为：；垂直于磁场场方向上上的匀速速圆周运运动，轨轨道半径径为 周期；运动的的轨迹是是等差间间距的螺螺旋线运运动， 各螺纹间距距 第螺纹间距距为 ；相邻螺螺纹间距距之差和和同向与与反向两两种情况况下,垂垂直于和和进入叠叠加场的的带电粒粒子运动动规律相相同，只只是旋转转方向不不同。练习：匀速速圆周运运动和自自由落体体运动的的合成如图10所所示，竖竖直圆筒筒内壁光光滑，半半径为，顶顶部有一一个入口口，在的正正下方
13、处有一一个出口口，一质质量为 的小球球沿切线线方向的的水平槽槽射入圆圆筒内，要要使小球球从处飞飞出，小小球射入入入口的的速度 满足什什么条件件?在运运动过程程中球对对筒的压压力多大大？解析：小球球从入口口处射入入后的运运动可分分解为水水平面内内的匀速速圆周运运动，线线速度就就是入射射速度，另另一个在在竖直方方向上作作自由落落体运动动，设小小球在圆圆筒内绕绕过圈后后从处飞飞出，那那么在水水平面内内小球做做圆周运运动通过过的路程程为： 竖直方方向的位位移： 联立消消去解 小球球在运动动过程中中,水平平方向上上仅受到到,充当当向心力力应用四：模模型的识识别、过过程等效效的应用用匀速速直线运运动和简简
14、谐振动动的合成成如图11所所示，小小球自点点以向方方向的初初速度 逐渐接接近固定定在点的的小球，已已知弧，圆弧半半径，在在同一水水平面内内，求 的速度度多达时时才能使使 恰好好碰到小小球? 解析：小球球的运动动可分解解为：沿沿方向上上的匀速速直线运运动，和和圆弧方方向上的的简谐振振动, 视为单单摆模型型）假设设发生次次个全振振动，则则时间：方向上: 关键是模型型的识别别：实物物模型单摆；过程模模型：匀匀速直线线运动和和简谐振振动，即即由的匀匀速直线线运动的的时间和和完成多多个简谐谐振动时时间之和和相等，两两个分运运动之间间具有等等时性。知识的接受受和同化化，仅仅仅为能力力的形成成提供了了可能性
15、性，即知知识的同同化过程程不等同同于能力力的形成成过程，能能力的形形成不仅仅需要知知识数量量上的积积累，还还需要在在教师的的指导应应用下进进行变式式训练，并并从中自自我产生生顿悟，逐逐步形成成、巩固固发展起起来的。所所以引导导学习者者进行课课题性研研究，激激发研究究性欲望望，培养养良好的的思维品品质，形形成良好好的个性性品质，即即思维的的深刻性性和灵活活性，提提供逆向向创造性性思维的的材料和和场景，注注重问题题提出的的层次和和梯度性性，通过过思维训训练，达达到能力力的提高高和发展展。因此此，在知知识的传传授中，不不仅要展展示学科科研究方方法，剖剖析能力力的嫁接接点、依依存点，并并且提供供足够信信息刺激激加以诱诱发，得得以强化化才能建建构，所所以如果果就问题题解决问问题，仅仅仅得一一鱼，而而无法得得一渔，无无法为能能力的进进一步发发展提供供可靠的的基点。因因此，从从课程论论的角度度看待知知识间的的相互关关系，剖剖析各知知识点发发展和依依存的基基点，“运运动的独独立性原原理”就就是“力力和运动动”问题题处理的的基本方方法。把把握能力力形成和和发展的的关键点点，寻找找能力依依存和生生长点，为为促进学学科内部部综合，及及相近学学科的渗渗透，提提供良好好的发展展空间，这这才是教教材分析析的根本本。