高中物理相对运动教学小论

高中物理相对运动教学小论

陈立

相对运动是普通高中的一个重点、难点，鉴于有的同学和老师认为这部分内容对高考来说无关紧要，特撰文表达自己如何讲解相对运动以及在教学中的体会。事实表明相对运动“常常出现”在高考题中，一些报刊资料把其讲解的很抽象，分析时也没有结合生活实际，给学生的感觉玄而又玄。高考试卷的抽样调查表明，但凡涉及到相对运动的考察，一般的得分率很低、区分度也很大。教学中应该注重概念与实际物理情景的联系还要与初中知识进行有效的衔接。介绍分析相对运动问题的一些方法,能帮助学生正确求解各种情况下的相对运动问题。

相对运动的由来实际上就是我们研究的运动矢量的合成与分解问题，下面以小船过河为例。小船的速度V （以地面为参考系）这是它同时参与两种运动时的真实速度。即静水速度V1，通常称为“牵连速度”，小船的相对水的速度V3。这样可以把矢量合成与相对运动联系，即31v v v +=。看下面的例子。

在平静的水面上，有一条载人的小船，船的质量为M ，人的质量为m ，人在船尾相对船静止，船和人以速度vo 前进，当人相对船以速度u 向后跳出时，船的速度是多大？（水的阻力不计）这个题要求相对运动知识掌握较透彻。学生们的回答可能有下面几种情况：

1.（M+m)Vo=Mv-mu

2.（M+m)Vo=MV+m(Vo-u)

3.（M+m)Vo=MV+m(V-u)

第一种情况看来是弄错参考系，应该都是地面参考系；第二种情况也是错的，相对跳出的时刻船的速度是v 而不是vo ；第三种情况看来是对的，在默认向前为正方向的前提下实际速度(以地面为参考系）等于牵连速度加上相对速度（当然要注意正负号表达方向）.

Vm=V+(-u) (a) （M+m)Vo=Mv+mVm (b) 由式（a ）、（b ）知3情况是正确的。

这是大家常用的处理方法，一定要注意动量守恒表达必须是针对同一参考系（惯性系），相对运动问题实际就是参考系的选取问题。

一条直线相对运动也完全可以采取初中时的形式，初中阶段没有矢量的概念，完全与运动的具体情形联系起来。以地面为参考系的话，相对运动可以分成两种情况：一是两个物体反向运动，另一个是同向运动。第一种情况相对速度大小等于两个物体反向运动速度大小之和；另外一种速度大小之差。像上一题中这两种情况都有可能，所以进行讨论。

（1）若人跳后速度与船同向，相对速度大小(V-u),方向向前，表达式（M+m)Vo=MV+m(V-u)。

（2）倘若人跳后速度与船反向，相对速度大小(u-V) 方向向后，表达式（M+m)Vo=MV-m(u-V)。

讨论后发现结论一样，过程复杂些，但与初中衔接很紧凑，都是地面参考系，学生易于接受。

在一些实际问题的讨论中，把相对运动分解为具体的情况来讨论还是很有必要的。在功能关系的研究中，有这样一句话“一对相互作用的静摩擦力的总功为零，一对相互作用的滑动摩擦力的总功为负功”。以地面为参考系，对发生静摩擦力作用的两个物体，位移相同，力的大小相等方向相反，总功为零。

对两个物体之间发生滑动摩擦力作用时，把物体相对运动可以分成两种情况(都以地面为参考系)：一是两个物体反向运动，二力均负功，总功为负功。另一个是同向运动，对速度快的物体做负功多，以为位移大，同理对速度慢的做正功少。

在一些实际问题解决的过程中，会遇到多物体运动同时发生的问题，如果相对运动掌握的很熟练的话，应该注意启发他们的去分析相对物理量，因为有一些问题的解决相对运动用起来有一定的简洁性，但思路必须是清晰的，以谁为参考系谁就是静止的，每个运动量都必须统一到同一个参考系中。但是在教学中我发现未必每个孩子都适合，用不好时适得其反。鉴于高考命题时命制题目的出发点绝不是为了考察相对运动，个人认为不要把思路着重朝这个方向去引导，适当点拨，还是建立解决问题的常规主题思路为要。