山東省青島市即墨區(qū)美術(shù)學(xué)校 趙財(cái)昌 266200

1 問題提出

人教版普通高中教科書《物理》（必修）第一冊(cè)（2019 年6 月第1 版）第四章第3 節(jié)“牛頓第二定律”例題1如下.

例題1 在平直路面上，質(zhì)量為1100 kg的汽車在進(jìn)行研發(fā)的測(cè)試，當(dāng)速度達(dá)到100 km/h時(shí)取消動(dòng)力，經(jīng)過70 s停了下來.汽車受到阻力是多少？重新起步加速時(shí)牽引力為2000 N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車過程中汽車受到的阻力不變.

本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)是正確理解并應(yīng)用牛頓第二定律.筆者在實(shí)際教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)，剛學(xué)完牛頓第二定律就講解這道例題，學(xué)生學(xué)起來很吃力，特別是基礎(chǔ)一般的學(xué)生，效果不理想，不能很好落實(shí)教學(xué)目標(biāo).究其原因，對(duì)于初學(xué)者該題綜合性太強(qiáng)，是動(dòng)力學(xué)問題，不是牛頓第二定律的直接應(yīng)用.另外例題受力分析表述欠妥，易給學(xué)生造成誤解.基于以上原因，筆者對(duì)例題做了較詳細(xì)的評(píng)析，然后提出了教學(xué)建議.

2 例題評(píng)析

原分析：如圖1，取消動(dòng)力后，汽車在平直路面上只受阻力的作用.由于阻力不變，據(jù)牛頓第二定律，汽車在平直路面上運(yùn)動(dòng)的加速度將保持不變.由加速度可以求出汽車受到的阻力. 如圖2 重新起步后，汽車在平直路面上受到牽引力和阻力.由于二者大小都不變，所以汽車的加速度恒定不變.根據(jù)牛頓第二定律可以求出汽車運(yùn)動(dòng)的加速度.

圖1

圖2

原解：略.

這是一道聯(lián)系生活的例題，創(chuàng)設(shè)了物理情景，符合新課標(biāo)的要求.利用牛頓第二定律分析和處理實(shí)際生活中的問題，可以很好地讓學(xué)生體會(huì)物理的實(shí)用價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注生活，關(guān)注實(shí)際的態(tài)度.編者期望通過例題的教學(xué)能夠讓學(xué)生掌握利用牛頓第二定律解題的思路和步驟.但對(duì)于剛學(xué)習(xí)牛頓第二定律的初學(xué)者，第一道例題應(yīng)該是基礎(chǔ)性的計(jì)算題，讓學(xué)生體會(huì)如何應(yīng)用牛頓第二定律解題.而教材上這道例題，首先要分析汽車運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出加速度，然后對(duì)汽車受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求出阻力.顯然這種設(shè)置，跨度有點(diǎn)大，不能很好落實(shí)應(yīng)用牛頓第二定律解題的方法.這個(gè)題第一問實(shí)際上是一個(gè)動(dòng)力學(xué)問題，由運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況，這是第5 節(jié)“牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用”需要研究解決的問題，放在這里為時(shí)過早.

原分析中“取消動(dòng)力后，汽車在平直路面上只受阻力的作用”，“重新起步后，汽車在平直路面上受到牽引力和阻力”.編者將“在平直路面上”等同于“沿平直路面方向（水平方向）”，所以只分析了汽車沿平直路面方向受到的作用力，筆者認(rèn)為這種表述欠妥.汽車在平直路面上受力情況和平直路面上的汽車受力情況意思相同，與汽車沿平直路面受力情況完全不一樣.比如圖3，靜止在水平地面上的木箱受到幾個(gè)力？按照編者的觀點(diǎn)，木箱在水平地面上不受力，這種說法顯然是錯(cuò)誤的.木箱沿水平地面方向（水平方向）不受力，在水平地面上受重力和支持力.再比如圖4，靜止在斜面上的木箱受到幾個(gè)力？木箱在斜面上受到重力、支持力和摩擦力，沿斜面方向只受摩擦力.可見對(duì)物體在某一方向受力分析時(shí)，僅分析該方向上物體受到的作用力，而對(duì)物體在某平面上受力分析時(shí)，應(yīng)該分析物體受到的所有力，而不是某一方向的力.

圖3

圖4

3 教學(xué)建議

3.1 受力分析

通過前面分析，汽車受力分析可以修改為“取消動(dòng)力后，汽車在水平方向上只受阻力的作用”，“重新起步后，汽車在水平方向上受到牽引力和阻力”.

第三章剛學(xué)完受力分析，學(xué)生正確受力分析的習(xí)慣還未養(yǎng)成，而且受力分析貫穿整個(gè)高中物理，非常重要，所以建議在教學(xué)中對(duì)汽車受力分析時(shí)，應(yīng)該分析汽車受到的所有作用力，為學(xué)生做好示范.因此汽車受力分析建議修改為“取消動(dòng)力后，汽車受到重力、支持力和阻力的作用”，“ 重新起步后，汽車受到重力、支持力、牽引力和阻力”.

3.2 例題修改

為了達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，突破本節(jié)重點(diǎn)，建議教學(xué)中對(duì)例題做如下改進(jìn).

例題改進(jìn)：在平直路面上，質(zhì)量為1100 kg的汽車在進(jìn)行研發(fā)的測(cè)試，當(dāng)速度達(dá)到100 km/h 時(shí)取消動(dòng)力，經(jīng)過一段時(shí)間停了下來，汽車受到阻力是437 N.汽車的加速度是多少？重新起步加速時(shí)牽引力為2000 N，產(chǎn)生的加速度是多少？假定試車過程中汽車受到的阻力不變.

這樣改進(jìn)后，避免了運(yùn)動(dòng)過程的分析，使問題大大簡(jiǎn)化，突出本節(jié)重點(diǎn)，并且從水平方向一個(gè)力到兩個(gè)力求合力，也是個(gè)漸進(jìn)的過程.學(xué)生通過對(duì)汽車受力分析，不難求出合力，從而應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度.與本節(jié)例題2，小球受不在一條直線上的兩個(gè)力，求合力和加速度，形成對(duì)比.從例題1 一條直線上求合力到例題2 不在一條直線上求合力，由淺入深，循序漸進(jìn)的過程，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律.通過改進(jìn)例題的學(xué)習(xí)，學(xué)生才能直接體會(huì)到應(yīng)用牛頓第二定律的解題思路和步驟：

確定研究對(duì)象，受力分析→求合力→根據(jù)牛頓第二定律列方程→解方程，討論.

改進(jìn)例題分析：以汽車為研究對(duì)象，設(shè)汽車運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，建立一維坐標(biāo)系，取消動(dòng)力后，汽車在平直路面上受重力、支持力和阻力的作用，如圖5.豎直方向沒有加速度，重力和支持力合力為零，所以水平方向的阻力等于汽車受到的合力，根據(jù)牛頓第二定律可以求出汽車運(yùn)動(dòng)的加速度.

圖5

如圖6，重新起步后，汽車在平直路面上受到重力、支持力、牽引力和阻力.豎直方向重力和支持力合力為零，所以水平方向的牽引力和阻力的合力使汽車獲得加速度，根據(jù)牛頓第二定律可以求出汽車運(yùn)動(dòng)的加速度.

圖6

4 結(jié)束語

教材是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要依據(jù)和參考，例題的選擇應(yīng)該具有基礎(chǔ)性，圍繞章節(jié)的重點(diǎn)知識(shí)展開，面向全體學(xué)生.解析要規(guī)范嚴(yán)謹(jǐn)，做好示范，便于學(xué)生模仿學(xué)習(xí).教材只有注重基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法和規(guī)范要求的引領(lǐng)，才能為教師教，學(xué)生學(xué)提供有價(jià)值的參考.