在“运动的分解”教学中培养学生的探究能力

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新课程实施以来，课堂教学正悄然发生着根本性的变革.课堂教学改革就是要超越知识教育，从知识走向智慧.转识成智 ――作为物理教学的一种追求，就是要转塑造“知识人”为培养“智慧者”，让学生从学会转变为会学，不断开启和丰富学生的创造心智，唤醒和开发学生的创造潜能，从而培养聪明的、明智的、自由的、向善的有智慧的学生.作为课标特别强调的科学探究，它不仅是一种学习方法、也是学习的内容、还是一种科学精神，理应在“转识成智”的课堂中唱主角，以促进学生在获取知识的同时生长智慧.

探究性学习无处不在，它可以在课堂内进行，也可以在课堂外进行；可以是实验探究，也可以是理论探究.“运动的分解”的探究就可以运用生活实例在课内进行理论探究.“运动的分解”是继“力的分解”后学生再次接触的矢量运算，就分解方法而言两者往往容易混淆.笔者以“拉船靠岸”这一最常见、最典型的问题来进行探究设计，让学生依据科学探究的方法追根究源，通过提出问题、猜想假设、用微元法进行分析论证、然后进行推广交流、延伸讨论，这样不仅让学生掌握了运动分解的要领，而且让学生培养了科学探究能力.现展示探究过程如下.

问题如图1所示，岸上的人用不可伸长的轻绳通过定滑轮拉动水中的船，人匀速拉绳使船靠岸，若人移动的速度恒为v，当绳与水平方向的夹角为θ时，船速多大？船的运动是匀速还是变速？

猜想一绳拉船运动时，绳的速度按如图2所示情况分解，故船速v1=vcosθ，船靠岸时θ增大，v1减小，船做变减速运动.

猜想二绳拉船运动时，船的速度按如图3所示情形分解，因此船速v3=v/cosθ，船靠岸时θ增大，v3增大，船做变加速运动.

对于以上两种分解的猜想，初学者往往倾向于第一种，究竟谁对谁错呢？

极短时间Δt内的平均速度即可表示A点的瞬时速度，可见，猜想二是正确的.

探究二猜想一是学生容易出现的错误，原因何在呢？

对小船进行受力分析，小船受到如图5（a）所示的重力、浮力、拉力和水的阻力，此时绳的拉力F按作用效果可以分解为如图5（b）所示的分力F1和F2，于是船匀速运动时，学生能熟练应用正交分解法列式Fcosθ=f，

可见出现方法一的分解方案不足为奇.这是学生将“力的分解”和“运动的分解”概念混淆了，并因为力的分解先入为主，形成了负向思维定势，导致分解出错.

探究三从运动的效果上看，猜想二正确的原因在于：人拉绳时，O为定点，小船的运动可分解为小船沿绳方向收缩的运动与小船绕O点的圆周运动.或者说，小船的运动即为小船沿绳方向的收缩运动与小船绕O点的圆周运动的合运动.

如果将上述问题作如下延伸变化：A、B两物体在绳的牵连下运动，两物的速度关系如何呢？

延伸如图6所示，竖直平面内放一直角杆，杆的水平部分套有小球A，竖直部分套有小球B，A、B间用不可伸长的轻绳相连，图示位置处OA=1.5 m，OB=2.0 m.若用水平力沿杆向右拉A，使B以1 m/s的速度匀速上升，则B经过图示位置时和再上升0.5 m时的速度分别多大？

探究用水平力F向右拉A，A、B两球都要运动，绳是联系A、B两球的纽带，其速度间的牵连关系必须通过绳速来解决.

由此看出：小球A匀速运动时，小球B却在减速运动.

以上延伸探究启示我们：不管是一个物体的运动分解还是几个牵连物体的运动分解，都应探究分解最根本的方法，从而依据运动的效果来进行分解，特别要注意的是物体的运动效果与力的作用效果往往存在着不一致性，学习时要防止概念混淆，导致一着不慎，满盘皆错.

其实，物理教学中能够挖掘的用于师生探究的素材很多，“运动的分解”只是其中一个不显眼的例子.教学过程中，教者只要从身边的问题出发、从教学实际出发，抓好这些素材，创设科学探究的情境和途径，开展形式多样的探究活动，定能有效地改变学生的学习方式，让学生经历科学探究的过程，体验科学探究的乐趣，学习科学探究的方法，领悟科学的思想和精神.从而，让学生在轻松愉快、享受探究过程中激活学习兴趣、提升科学素养、生成学习智慧、培养创新能力.