圆周运动的疑难解答

2024-09-20

圆周运动的疑难解答（精选4篇）

圆周运动的疑难解答篇1

运动学问题是物理学的基本问题, 在近年的高考中, 常与动力学、功能原理、电磁学问题综合在一起考查.运动学的规律公式多, 题型也多.笔者结合自己的教学实践对:1.有连续相等时间的打点计时器纸带运动类问题;2.有两个物体的广义追及或相遇类问题;3.运动过程中加速度多变的运动问题进行分析解答, 以期引导学生掌握对同类问题的解答方法, 提高其解题能力.

1.有连续相等时间的打点计时器纸带运动类问题

“研究匀变速直线运动”是高中物理基本实验, 高考考查的频率很高.其实验目的是使用打点计时器测定小车的加速度及计算小车在某一位置的瞬时速度.如果在运动学中, 有“连续相等时间”或“相等时间内”这类条件, 可以把这类问题构建为纸带 (类打点计时) 模型.对于这类题, 可选择这样一些规律、公式去分析求解.

(1) 在匀变速直线运动中, 连续相等时间内, 相邻位移差是一个恒量, 即Δs=aT2或sn-sm=aT2.

(2) 在匀变速直线运动中, 中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度, 即 $v_{t / 2} = \bar{v} = \frac{s}{t} .$

【例1】一列火车做匀变速直线运动, 一人在轨道旁观察火车的运动, 发现在相邻的两个10s内, 列车从他跟前分别驶过8节车厢和6节车厢, 每节车厢长8m (连接处长度不计) .求:

(1) 火车的加速度a;

(2) 人开始观察时火车速度的大小.

解析: (1) 由Δs=aT2得 $a = \frac{Δ s}{Τ^{2}} = \frac{48 - 64}{100} m / s^{2} = - 0.16 m / s^{2}$ .负号说明火车在做匀减速运动.

(2) 火车在20 s内平均速度等于第一个10 s末的速度, 即: $v_{10} = \bar{v} = \frac{48 + 64}{20} m / s = 5.6 m / s ‚ v_{0} = v_{10} - a t = 7.2 m / s .$

【点拨】虽然此问题还有几种不同的解法, 但用上述解法很简单, 有兴趣的同学不妨做一比较.

扩展引申1:由连续相等时间问题可以导出相等时间内, 物体从初速度为零开始运动的位移比:第一个T内、第二个T内、第三个T内…位移的比为:

s1∶s2∶s3∶…∶sn=1∶3∶5∶…∶ (2n-1) .

【例2】屋檐每隔一定时间滴下1滴水, 当第5滴正欲滴下时, 第1滴刚好落到地面, 而第3滴和第2滴分别位于高1m的窗子上、下沿, 如图1所示, 试求此屋檐离地的高度和滴水的时间间隔. (g取10m/s2.)

解析:由于水滴做初速度为零的匀加速直线运动, 从开始运动起在连续相等的时间间隔内的位移之比为1∶3∶5∶7∶ (2n-1) , 据此令相邻两水滴之间的间距从上到下依次是x、3x、5x、7x.

由题意知, 窗高为5x, 则5x=1m, x=0.2m,

则屋檐高h=x+3x+5x+7x=16x=16×0.2m=3.2m, 由 $h = \frac{1}{2} g t^{2}$ 得滴水的时间间隔为 $t = \sqrt{\frac{2 x}{g}} = \sqrt{\frac{2 \times 0.2}{10}} = 0.2 s .$

扩展引申2:做初速度为零的匀加速直线运动的物体, 从静止开始通过连续相等的位移所用的时间之比 $t_{1} ∶ t_{2} ∶ t_{3} ∶ \dots ∶ t_{n} = 1 ∶ (\sqrt{2} - 1) ∶ (\sqrt{3} - \sqrt{2}) ∶ \dots ∶ (\sqrt{n} - \sqrt{n - 1}) .$

【例3】列车由等长的车厢连接而成.车厢之间的间隙忽略不计, 一人站在站台上与第一节车厢的最前端相齐.当列车由静止开始做匀加速直线运动时开始计时, 测量第一节车厢通过它的时间为2s, 则从第5节至第16节车厢通过它的时间为多少?

解析:此题若以车为研究对象, 由于车不能简化为质点, 不便分析, 故取车为参考系, 把车的运动转化为人做匀加速直线运动.

据通过连续相等的位移所用时间之比为:

$1 ∶ (\sqrt{2} - 1) ∶ (\sqrt{3} - \sqrt{2}) ∶ \dots ∶ (\sqrt{n} - \sqrt{n - 1})$ ,

得 $\frac{2}{Δ t} = \frac{1}{\sqrt{16} - \sqrt{15} + \sqrt{15} - \sqrt{14} + \dots + \sqrt{5} - \sqrt{4}} = \frac{1}{\sqrt{16} - \sqrt{4}} = \frac{1}{2} .$

所以所求时间Δt=4s.

2.有两个物体的广义“追及、相遇”类问题

两物体在同一直线上的追及、相遇或避免碰撞的问题的显著特点是两物体能否同时到达空间某位置.因此分别对两物体进行研究, 列出位移方程, 利用时间关系、速度关系、位移关系列方程求解.

(1) 追和被追两者速度相等常是能追上、追不上、两者距离有极值的临界条件.

(2) 匀减速直线运动的物体追同时、同地、同向匀速直线运动的物体时①两者速度相等;②两者位移相等是两者避免碰撞的条件.

(3) 相向运动的物体各自发生的位移绝对值的和等于开始是两物体间的距离时即相遇.

【例4】车从静止开始以l m/s2的加速度前进, 在车后相距s0=25 m处与车运动方向相同的某人同时开始以6 m/s的速度匀速追车, 问能否追上?若追不上, 求人、车间的最小距离为多少?

解析:作出运动草图, 如图1所示.若人的速度大于车的速度, 两者的距离是越来越小;若人的速度小于车的速度, 两者的距离是越来越大;若两者速度相等, 则是人能追赶车的最大距离.

两者速度相等有 $v = a t, t = \frac{v}{a} = \frac{6}{1} s = 6 s$ ,

人追赶的最大距离为 $Δ s = v t - \frac{a t^{2}}{2} = (6 \times 6 - \frac{1 \times 6^{2}}{2}) m = 18 m ＜ 25 m,$

人不能追上车, 两者之间的最小距离为smin=s0-Δsmax=25m-18m=7m.

由于在两物体追及过程中, 两物体何时相距最远, 何时会相遇等问题的求解, 在平时训练中较为常见, 故不再详解.

3.物体运动过程中加速度多变类问题

一个物体在一条直线运动的过程中, 加速度多次变化.对于这类问题的分析解答, 其基本解题思路是:将整个运动过程分成加速度相等的多个子过程来分析;上一子过程结束时的未速度与下一子过程的初速度应是相等的.对于某些特定问题也可以用平均速度来分析求解.

【例5】一列火车沿平直水平轨道由A站驶向相距为s的B站.列车从A站由静止出发, 以加速度a1做匀加速直线运动, 运动到途中某处C点时, 立即刹车, 以加速度大小为a2做匀减速直线运动, 到达B站时恰好停止, 求: (1) 列车从A到B运动的总时间. (2) C处距A站多远?

解析:如图3所示, 画出火车运动示意图.

(1) 由题意可知, 全程的平均速度 $\bar{v} = \frac{1}{2} v,$

则总时间

由 (1) (2) (3) 式可得

圆周运动的疑难解答篇2

1.刚好穿出磁场边界的条件是带电粒子在磁场中运动的轨迹与边界相切.

2.当速度v一定时, 弧长越长, 轨迹对应的圆心角越大, 则带电粒子在有界磁场中运动的时间越长.

3.注意圆周运动中的有关对称规律.如从同一边界射出时, 速度与边界的夹角相等, 在圆形磁场区域内, 沿径向射入的粒子, 必沿径向射出.

一、求带电粒子在有界磁场中运动的速度

例1 如图1宽为d的有界磁场的边界为PQ、MN, 一个质量为m, 带电荷量为-q的微粒沿图示方向以速度v0垂直射入磁场, 磁感应强度为B, 要使该粒子不能从边界MN射出, 此粒子的入射速度v0的最大值是多大?

解析:为了使带电粒子入射后不从边界MN射出, 则有临界轨迹与边界MN相切, 如图2所示, 设粒子做圆周运动的轨道半径为R, 则有undefined, 由几何关系得Rcos60°+R=d, 解得入射粒子的最大速度为undefined

二、求带电粒子通过磁场的最大偏转角

例2 在真空中, 半径r=3×10-2m的圆形区域内有匀强磁场, 方向如图3所示, 磁感应强度B=0.2T, 一个带正电的粒子以初速度v0=106m/s从磁场边界上ab的一端a射入磁场, 已知该粒子的比荷为undefined, 不计粒子重力, 求: (1) 粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径是多少?

(2) 若要使粒子飞离磁场时有最大偏转角, 求入射时v0的方向与ab的夹角θ及粒子的最大偏转角β .

解析: (1) 粒子射入磁场后, 由于不计重力, 所以洛仑兹力充当圆周运动所需的向心力, 根据牛顿第二定律有undefined, 可解得圆周半径R=5×10-2m .

(2) 粒子在圆形磁场区域内的运动轨迹为一段半径R=5cm的圆弧, 要使偏转角最大, 就要使这段圆弧对应的弦最长, 即为磁场区的半径, 粒子运动轨迹的圆心O′在ab弦的中垂线上, 如图4所示, 由几何关系可知, undefined, 所以θ=37°, 而最大偏转角β=2θ=74°.

三、求有界磁场的最小区域

例3 如图5所示, 一带电质点质量为m, 电荷量为q, 以平行于Ox轴的速度v从y轴上的a点射入图中第一象限所示的区域, 为了使该质点能从x轴上的b点以垂直于Ox轴的速度v射出, 在适当的地方加一个垂直于xy平面、磁感应强度为B的匀强磁场, 若此磁场仅分布在一圆形区域内, 试求该圆形区域的最小半径 (粒子重力不计) .

解析:设带电质点在洛仑兹力作用下的轨道半径为R, 则undefined, 由题意知, 质点在磁场区域中的轨道为半径R的undefined圆弧, 该段圆弧就与入射速度方向和出射速度方向相切, 过a点作平行于x轴的直线, 过b点作平行于y轴的直线, 显然MN两点既是轨道圆上的点, 也是磁场圆上的点, 所以MN是磁场圆的一条弦, 在以MN为弦的所有圆中, 以MN为直径的圆最小.由几何关系得, 最小圆的半径undefined, 磁场区域为图6中的实线圆.

四、求带电粒子在磁场中运动的最长时间

例4 如图7所示, 一足够长的矩形区域abcd内充满磁感应强度为B, 垂直纸面向里的匀强磁场, 现从矩形区域ad边的中点O处, 垂直磁场射入一速度方向与ad边夹角为30°, 大小为v0的带正电粒子, 已知粒子质量为m, 电荷量为q, ad边长为L, 重力影响不计.求:

(1) 粒子能从ab边上射出磁场的v0的大小范围;

(2) 粒子在磁场中运动的最长时间是多少?

解析: (1) 因入射方向确定, 所以带电粒子做圆周运动的圆心一定在过O点且垂直于入射方向的直线上, 如图8所示, 洛仑兹力提供向心力undefined得vundefined.当轨迹与ab边相切时, 圆心为O1, 此时是恰不从ab边射出而从ad边射出的临界状态, 由几何知识得undefined, 则undefined.随v增大R增大, 轨迹与cd边相切时, 对应速度达到允许条件的最大值, v再大粒子就由cd边射出了, 此时圆心为O2, 有undefined, 则undefined, 故粒子能从ab边上射出磁场的速度范围是undefined

(2) 因周期undefined与v无关, 而运动时间undefined, 即粒子在磁场中做圆周运动的轨迹所对应的圆心角越大, 运动时间越长, 经过分析, 由ad边射出的所有粒子运动所对应的圆心角最大, undefined, 故粒子在磁场中运动的最长时间为undefined

圆周运动的疑难解答篇3

一、确定选用光照图的类型

光照图常见的类型有侧视图和俯视图这两类。解答涉及光照图的题目选图用图是关键, 图选对了问题便迎刃而解, 图选错了就可能走进死胡同。要先纵览全题, 看题目给出的文字条件, 有时候还要看一下问题的选项, 以做出正确的判断。

1.看题目给出的半球位置。如题目给出某地在北半球, 而没有涉及南半球的问题, 则应该用从北极上空看的俯视图 (南半球也是同理) ;如果既有北半球也有南半球的情况, 则多用侧视图。

2.看题目给出的图形。如果图形里有经线或纬线, 经线或纬线是直的, 应用侧视图;如果经线是放射状的或纬线是圆的, 考虑用俯视图。如果图形里出现了晨昏线, 看晨昏线形状也可以确定用图类型, 晨昏线是直的, 多用侧视图;晨昏线是弧形, 考虑用俯视图。

3.如解答日出日落方位问题或者正午日影朝向问题, 多用侧视图, 因为用侧视图看日出日落方位、正午日影朝向比较直观。

4.有时候题目主要用俯视图解决, 但如果有一问涉及另一半球的问题, 则先用俯视图解决主要问题, 后用侧视图解决涉及的另一问题。

【例1】 (2007年全国文综卷Ⅰ) 图1

图1所示区域在北半球。弧线a为纬线, P、Q两点的经度差为90°;弧线b为晨昏线, M点为b线的纬度最高点。回答6~8题。

6.若此时南极附近是极昼, P点所在经线的地方是 ()

A.5时B.15时

C.9时D.19时

7.若此时为7月份, 图中M点的纬度数可能为 ()

A.55°NB.65°N

C.75°ND.85°N

8.若Q地的经度为0°, 此时正是北京日出。这个季节 ()

A.洛杉矶地区森林火险等级最高

B.长江下游枫叶正红

C.长城沿线桃红柳绿

D.南极地区科考繁忙

【解析】题目给出的是局部示意图, 且说明图示区域在北半球, 纬线为弧线, 那么分析解题时应把此图转换成从北极上空看的俯视图, 这样才能了解整个北半球的光照情况。根据M点为晨昏线的纬度最高点, 可知M点为晨线与昏线分界点, 且M点的纬度范围为北极点与北极圈之间。

第6题题设南极附近是极昼, 说明太阳直射点出现在南半球, 北极附近是极夜, 根据这种情况做出如图2的光照图。从图上可以读出P点所在经线的地方时是15时。

第7题假设此时为7月份, 则太阳直射点出现在北半球, 而M点应出现在北极点与北极圈之间, 所以排除了A、B选项, 因为夏至 (6月22日前后) 时M点应出现在北极圈上, 而7月份M点应离北极圈不远, 如图3。

第8题应先画出从北极上空看的俯视图, 在图上标出主要经线的度数, 如图4, Q地的经度为0°, 则P地的经度为90°E, M点所在经线的经度为45°E, 点出北京 (116.46°E, 39.92°N) 的大致位置。然后根据此时北京正日出, 得知北京正处在晨线上, 而M点所在经线 (45°E) 为0点, 太阳直射点应落在135°W经线上。

从图4可以看出, 此时北京昼长夜短, 太阳直射点出现在北半球, 此时应为春分 (3月21日) 后到秋分 (9月23日) 前。洛杉矶地区为北半球的地中海气候, 高温少雨故森林火险等级最高;长江下游枫叶正红应在秋分后, 长城沿线桃红柳绿应在春分前, 南极地区科考繁忙应为每年的11月到次年的3月, 即南极洲的暖季。

【答案】6.B;7.C;8.A。

二、选定看光照图的角度

在确定要转换成何种光照图后, 需要考虑从哪个角度去看这个光照图才能解决题目里的问题。一般情况下多从正面看图, 如用俯视图的话, 视点就是北极上空或南极上空, 俯视图的中心点就是北极点或南极点;如用侧视图的话, 视点就在赤道上空, 中心点是赤道与这个视角下成了直线的那条经线的交点。当然, 有时候为了解决特殊问题, 中心点不一定就是极点也不一定在赤道上。

有时候选定了一个角度画出光照图后并不一定能解答问题, 那么不妨转一个角度, 再画光照图看看 (这个主要是针对侧视图而言的, 因为在俯视图上不管从哪一个角度看图都是一样的) 。那么, 转多少度为宜呢?一般转90°或180°, 转90°可以看到侧面的情况, 转180°可以看到背面的情况。如画出了能完整看到晨线的侧视图, 要看到完整昏线的侧视图, 则要转过180°再画图。

【例2】 (2010年全国文综新课标Ⅰ卷)

假设从空中R点看到地表的纬线m和晨昏线n (如图5所示) , R点在地表的垂直投影为S。据此完成9—11题。

9.S地的纬度 ()

A.与M地相同B.介于M、N两地之间

C.高于N地D.低于M地

10.如果在位于大陆上的N地看见太阳正在落下, 则这一时期 ()

A.S地的白昼比N地长

B.美国加利福尼亚州火险等级高

C.巴西东南部正值雨季

D.长江口附近海水盐度处于高值期

(第11题考查的是视觉变化的问题, 不在这里分析解答。)

【解析】从空中R点看到地表的纬线m成一直线, 说明R点与纬线m所在的平面平行;晨昏线n与纬线m相交且晨昏线n的最高点在纬线m的北方, 说明看到的一段晨昏线应位于北半球。第9题的要求是比较R点在地表的垂直投影S与纬线m上的M地和晨昏线n上的N地的位置高低, 所以此图要转换成R点和S点在侧面的侧视图, 才能看出位置的高低。如果就按照题目给出的简图画侧视图的话, R点和S点都无法在正面点出来, 是解决不了问题的。

而这样的话, M地和N地就会出现一个在正面一个在背面一个能看见一个看不见的情况, 那么究竟是画能看见M地还是能看见N地的图形为好呢?我们可以根据题目给出的四个选择项考虑, 因为四个选择项中有三个跟M地有关, 而且从图5可以看出, N地应位于纬线m以北, 这样就可以大致知道M和N的关系了, 所以应先画能看到M地的图试试看。如图6。

从图6可以看出, S地的纬度应低于M地, 则更低于N地了。

第10题的前提是如果在位于大陆上的N地看见太阳正在落下, 则应换一个角度, 先画能看到N地的侧视图看看。在N地看见太阳正在落下, 说明N地应位于昏线上。画出的侧视图如图7。

从图7可以看出, 此时太阳直射点应出现在北半球, 即为北半球的夏季。此时北半球昼长夜短且越往北昼越长夜越短, 所以S地的白昼比N地短, A选项错;美国加利福尼亚州为地中海气候, 夏季炎热干燥, 森林火险等级高, 故B选项对;巴西东南部为巴西高原属热带草原气候, 此时南半球正值冬季, 降水稀少应为旱季;长江流域此时为夏季, 高温多雨, 流域流量大, 长江口附近海水盐度应处于低值期。

【答案】9.D;10.B。

三、定控制点、控制线

控制点、控制线是光照图中比较特殊的点或线, 这些点或线常是解题的关键所在, 所以转换成全局光照图时, 要把这些点标出来, 把这些线加粗, 以备分析解题时利用。常见的控制点有晨昏线的最高点或最低点, 晨昏线与经线的交点或与纬线的交点;而常见的控制线有晨昏线、经线或纬线。

要注意看题目里问的问题, 如果涉及时间问题, 多注意经线;如果涉及正午太阳高度角、昼夜长短、日出日落时间, 要看纬线;如果问的是日出日落方位, 既要看经线, 也要看纬线。

【例3】 (2008年全国文综Ⅰ卷)

图8中a是经线, Q点为晨昏线与该经线的交点。完成8—11题。

8.若Q地的地方时为5时30分, 则Q地所处位置和月份可能是 ()

A.北半球、10月B.南半球、5月

C.北半球、5月D.南半球、8月

11.一年之内每天同一时刻 (6时、18时除外) , Q点在该经线上 ()

A.密集分布于南北回归线之间

B.均匀分布于整条经线

C.密集分布于南北极圈之间

D.集中分布于南北两个区间

(第9题和第10题利用图形转换的思路解题效果不是很明显, 所以不在这里分析解答。)

【解析】此题中Q点是主要控制点, a经线和晨昏线是主要控制线, 所以转换成全局图后, 要特别注意Q点、a经线和晨昏线的位置和特征。

第8题的解题思路如下:题目给出Q地的地方时为5时30分, 说明Q点为经线a与晨线的交点, 且此时此地昼长夜短。针对题目给出的四个选项中出现不同月份的情况, 分两个时段考虑。

1.当太阳直射点出现在北半球时, 即春分 (3月21日) 后→夏至→秋分 (9月23日) 前, 把题目的局部图转换成全局的侧视图, 如图9, 此图中经线a的地方时为5时30分, Q点应出现在北半球。在题目给出的四个选项中, 符合这时间段的选项是B、C、D, 而Q点出现在北半球, 因此排除了B和D, 符合题意的是C。

2.当太阳直射点出现在南半球时, 即秋分 (9月23日) 后→冬至→次年春分 (3月21日) 前, 把题目的局部图转换成侧视图, 如图10, 符合这时间段的选项是A, 但此时Q点出现在南半球, 所以A不成立。

第11题的解题思路如下:此题实质上是要考查一年之内晨昏线与经线的交点的空间分布规律, 交点位置的变化实际上是因晨昏线的摆动所引起的。“每天同一时刻”是保证该经线的地方时不变, 而“6时、18时除外”是在空间上排除了Q点在赤道上;时间上排除了春秋分两日。符合此题条件的图形应转换成侧视的光照图, 分两种情况讨论。

1.当Q点为晨线与经线的交点时, 分两个时段

(1) 从春分后→夏至→秋分前, 如图11, 在这个时段内, Q点在经线a上的位置变化是:N→Q1→N (N点除外) 。

(2) 从秋分后→冬至→次年春分前, 如图12, 在这个时段内, Q点在经线a上的位置变化是:S→Q2→S (S点除外) 。

从以上两图可以看出, 当Q点为晨线与经线的交点时, 一年之内每天同一时刻, Q点在该经线上集中分布于南北两个区间。

2.当Q点为昏线与经线的交点时, 也分两个时段

(1) 从春分后→夏至→秋分前, 如图13, 在这个时段内, Q点在经线a上的位置变化是:S→Q2→S (S点除外) 。

(2) 从秋分后→冬至→次年春分前, 如图14, 在这个时段内, Q点在经线a上的位置变化是:N→Q1→N (N点除外) 。

从以上两图可以看出, 当Q点为昏线与经线的交点时, 一年之内每天同一时刻, Q点同样是在a经线上集中分布于南北两个区间。

【答案】8.C;11.D。

本文列举的这几道有关光照图的题目, 都是当年高考得分率较低的题目, 也是学生最怕碰到的题目。其实, 只要理清思路, 根据题目给出的简单图形, 再结合题目给出的文字条件, 画出正确的全局光照图, 即侧视图或俯视图, 问题就会迎刃而解。有时候第一次画出的全局图不一定能解题, 就需要从另一角度画出能解题的光照图。当然, 要能画出正确的全局图, 必须要有坚实的基础知识和丰富的空间想象能力为基础。

圆周运动的疑难解答篇4

Flash动画是当今流行的动画格式,具有强大的绘图能力和逼真的动画效果,能够绘制太阳、地球、月亮等天体的图形,还能根据实际情况动态展现它们的运动关系,轻松模拟地球的自转和公转、月球的公转、月相的变化、地轴的倾斜等自然现象。根据教材内容的需要合理使用Flash动画,能够较好地促进学生探究性活动的开展。因此制作《地球与宇宙》Flash动画资源包作为一种微型课程资源,在教学中具有很强的实用价值。

一、Flash动画资源包的基本概况

《地球与宇宙》Flash动画资源包收集了30个动画,动画格式均为SWF。每个动画都根据教材内容中某个环节的需要而设计,大部分动画具有很强的交互性、操作方便,每个动画都能在课堂中突破教学难点,达成一定的教学效果。

1. 资源包的界面构成

资源包由3个界面构成,分别是首页、说明界面和课堂界面。界面制作精美,色彩搭配和谐,注入了宇宙和儿童的设计元素,符合教学内容的主题。

图1 首页

在说明界面中设置了动画导航栏、说明栏和动画显示区域。在动画显示区域双击动画,就能直接进入课堂界面,此界面简洁明了,突出动画展示,适用于课堂教学。

图2 说明界面和课堂界面

2. 资源包的动画目录

30个动画覆盖了五年级下《地球的运动》单元中的7课教学内容和六年级下《宇宙》单元中的《月相变化》和《日食和月食》两课。详细目录见表1(动画名称上加下划线的为网络下载)。

表1

3. 资源包的下载地址

360云盘:http://yunpan.cn/cugf B375jUdTw,访问密码407e。

二、Flash动画资源包的实际应用

资源包中的动画资源可以供教师和学生自由查阅,同时也提供了下载动画的方式,教师可以根据需要下载某个动画,插入到PPT,Authorware等多媒体课件中,使用灵活方便。在模拟实验的过程中学生中存在困难时,教师适时地提供Flash动画给予支持,给学生探究的基础。同时,动画中的交互按钮能灵活地操作动画,可以根据学生的思维发展状况,逐步呈现动画内容,有力地推动探究活动的开展。

1. 资源包的应用案例

《为什么一年有四季》是五年级下《地球的运动》单元中的第七课,本课的核心概念指向一年四季是由于地球的公转和地轴的倾斜造成了地球上有些地区受到阳光直射,有些地区受到阳光斜射,引起了不同地区气温不同而造成的。这是一节非常有难度的课,主要表现在两方面。一是模拟实验材料准备难度大,成本高;同时学生难以建立影子的长短与温度高低的关系。二是学生以前的概念知识根深蒂固,纠正起来困难。笔者在实践教学中,发现学生对四季的成因有着错误的认知,普遍认为地球围绕太阳公转过程中,离太阳近时是夏季,离太阳远时是冬季。还有一部分学生对成因的解释几乎是空白。为了突破以上疑难教学问题,笔者设计了3个动画用以辅助学生探究活动的开展。

图3是四季形成。尽管学生的前概念存在误差,但依然是驱动探究进程的有效动力。利用动画一能够很好展示学生的前概念,并制造认知冲突。学生对于地球公转的轨道和方向的前概念一般是正确的,在这个动画中让地球在轨道上围绕太阳公转(如图3所示)。此时可以引导学生观察与思考:既然地球与太阳的距离是影响四季的原因,那么你们认为动画中A,B,C,D哪个点可能是夏季,哪个点可能是冬季?学生在思考和交流中会发现,用距离去解释四季的成因是无法成立的,因为这既要和地球的公转方向符合,又要和春夏秋冬四季的更替顺序符合。此时就制造了十分强烈的认知冲突,四季的形成与两个天体的距离是无关的,那与什么因素有关呢?促使学生向其他方向思考。

图3 四季形成

在动画一中A,B,C,D四个按钮可以把地球随意定位在春分、夏至、秋分、冬至4个位置,可以灵活地操作动画。由于地球的公转状态是非常宏观的,学生难以对这个现象有完整的了解,也难以通过自身的想象去推测真实的情况。因此在课堂中,根据学生思维发展状况,用动画动态地展现他们的想法,才能够促进他们继续交流和思考的进程。在B(夏至点),D(冬至点)还能够放大“地球”和“太阳”,显示太阳的光线(如图4所示),能够让学生在对比中发现,太阳在地球上的直射点在北半球和南半球之间转移。

图4

图4a是地轴的倾斜转动。动画中地球能以其中心为旋转点,按箭头方向转动约23度(如图4a所示)。在五上《光》单元中学生已经开展过关于阳光直射、斜射与升温快慢关系的研究,而这个动画能够引导学生发现地轴的倾斜会引起地球上被阳光直射地区的改变,从而给学生提供了一个思考的方向,帮助学生建立四季的形成与阳光的直射、斜射的联系。

图4b是地轴垂直公转。这是一种假想的状态,Flash动画能够十分轻松地表现出我们的假设。在这个动画中地球以地轴垂直的状态绕轨道公转,在B和D点上,地球被直射的点都是赤道(如图4b)。与动画1对比,就能十分形象地说明地轴的倾斜对地球上四季形成的重要作用。

以上动画的使用并不是用以替代课堂实验的开展,而是在模拟实验的各个阶段,如聚焦现象、形成假设、交流探讨、实验评价等环节中合理利用这些资源,帮助学生顺利地开展交流和思考,从思维上更好地参与进来,为实验的有效开展提供有力的支撑。

2. 资源包的适用范围

(1)探究课

探究课是使用Flash动画资源包的主要阵地。教师应该根据教学设计的需要,在探究活动中合理的使用动画资源。主要目的是为了解决学生的认知水平与模拟实验的需要产生脱节时,适时适当地展示动画,给学生提供思维发展的载体,帮助学生有效地开展探究活动。

(2)复习课

复习课强调的是科学概念的梳理和应用,这也需要较高层次的思维参与。由于学生对前期的学习存在一定的遗忘,因此在科学概念的梳理过程中、在概念的应用情景中,再现这些形象的动画资源,能够帮助学生更好地整合概念、应用概念。

(3)课外自习

Flash动画是学生比较感兴趣的多媒体素材,由于在课堂上展示动画的时间有限,学生对许多动画的认识不够深入。在课余时间学生可以自己动手操作动画,通过自主学习,接受图、文、影、音等媒体的多重刺激,更全面系统地了解地球与宇宙的相关认知。

三、结束语

《地球与宇宙》Flash动画资源包是在教学实践中开发的应用于“地球与宇宙”领域的微型教学资源,在教学实践中能服务于疑难问题教学,有效地突破教学难点。随着在课堂中的实践应用,今后继续完善资源包的建设,如搭建网络平台、丰富动画资源内容、增加动画文字说明等,把资源包建设得更科学、实用、有价值。

摘要：教科版小学科学《地球的运动》和《宇宙》两个单元以宏观的天体及其运动关系作为教学内容,由于学生的能力水平有限,在教学过程中存在一定困难。《地球与宇宙》Flash动画资源包是突破以上疑难问题教学的辅助资源。认识Flash资源包的基本概况,研究资源包的实际应用,确定其适用范围,能帮助教师合理地应用动画资源,引导学生更好地参与科学探究。

关键词：Flash动画资源,探究,模拟实验

参考文献

[1]胡孔法,耿姗姗,徐绪.Flash软件在多媒体教学中的应用[M].北京:电子工业出版社,2008.

[2]邓添.论Flash动画在中学化学课件中的应用[J].多媒体教育技术及其应用,2007(13):208-209.

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