如此证明“等时性”合理吗

程春玲

(东明县第一中学 山东 东明 274500)

人教版高一物理教材《必修2》第五章第二节“质点在平面内的运动”，以蜡块的运动为例，讲述合运动与分运动的概念以及介绍一种处理复杂运动的方法——运动的合成与分解.在讨论合运动与分运动的“等时性”时，有些教师试图给出一个让学生信服的理由.但笔者认为其做法有些不妥，在此提出质疑.

1 教师的做法

事先，在一端封闭、长约1 m的玻璃管内注满清水，水中放一个红蜡做的小圆柱体，将玻璃管的开口端用橡胶塞塞紧.然后，交给学生一块秒表，让他们记录蜡块的运动时间，教师在前台演示.具体步骤如下：

第一步，将玻璃管倒置，并保持竖直不动，观察蜡块匀速上升，测出运动时间；

第二步，再一次将玻璃管倒置，在蜡块上升的同时，使玻璃管紧贴黑板沿水平方向向右匀速移动，看到蜡块相对黑板沿一条倾斜直线运动.再测出运动时间，与前次测量结果比较，发现两次时间几乎相等.

重复上述操作几次，均得到相同的结果.于是，合运动与分运动具有“等时性”被证实.

2 质疑之处

首先，我们要搞清楚什么是合运动与分运动.课本上没有明确提出“合运动”“分运动”的概念.人教版物理《必修2》第六章第二节“运动的合成与分解” 有这样的阐述：“在这个实例中，蜡块沿玻璃管的运动和它随着玻璃管向右的运动，都叫做分运动；而蜡块相对于黑板向右上方的运动叫做合运动.” 由此可见，合运动是指在具体问题中，物体实际所做的运动；而分运动则指实际运动在某一方向具有的运动效果.我们不难得出，合运动与分运动同时开始，同时进行，同时结束，经历的时间相等；二者紧密相关，不可分割.

然而，上述做法把“分运动”与“合运动”“剥离”开来，分两步进行.实际上，这已经是前后两个不同的运动过程了，怎么可能构成合运动与分运动的关系呢？又怎么能以此证明合﹑分运动具有“等时性”呢？笔者认为，这一做法没能正确理解“合运动”与“分运动”的概念，因而也误解了“等时性”的确切含义.另一方面，还会使学生产生“分运动是从合运动中分离出来的运动”的错误观点.这个实验只能证明一点：第二步中蜡块在竖直方向的分运动和第一步中蜡块的运动规律是一样的.此外，不能表明什么.事实上，说明合、分运动的“等时性”完全没有必要这样煞费苦心，只需要观察蜡块的实际运动就可以了.我们看到，在蜡块开始沿斜线运动时，它就开始沿玻璃管竖直上升；当蜡块的运动停止时，竖直和水平两个方向的分运动也就结束了.这样做既简单易行，又有说服力，而且尊重科学概念本身，同时能使学生对“分运动是物体的实际运动在某一方向上的效果”有更深的理解.