Question

如何理解匀变速直线运动位移公式中各物理量正负值的含义？

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汤玉林  物理学习研究  4月14日

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  匀变速直线运动位移公式中正负号的含义是学生学习中常常感觉困惑和混淆的一个难点，如何引导学生正确的理解好正负号的含义呢？本文将通过一些教学片段来探讨突破这个难点的一些建议。

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学生常见的问题表现

1.位移公式

中有三个矢量，学生在处理矢量方向时经常不能保持一致。

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难点产生的原因

1.对矢量的概念、方向理解还不够准确，认识还不够深刻。

2.对位移公式

中每个物理量的含义认识不清，不能很好地代入公式进行计算。

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难点突破策略与案例

突破策略：实验探究。

1.明确位移公式x=v0t+1/2at 2中的几个矢量：位移、初速度、加速度。

2.在教学中教师将问题层层分解，将复杂的问题转化为简单问题，逐步实现认识 的进阶。位移公式主要用于一维运动，应用时必须选取统一的正方向，一般选取初速度v0的方向为正方向，将每个带方向的矢量代入公式中代入求解。

教学片段：

我们一般设初速度方向为正方向，这样v0方向为正方向，根据加速度方向与速度相同或相反，代入相应正负号表示其方向。待求解的物理量（加速度、位移）用相应字母表示，求解出来若为正，表示方向与初速度方向相同；若为负，则表示方向与初速度方向相反。如下表所示：

若物体做匀加速直线运动

a与v0同向，a取正值

若物体做匀减速直线运动

a与v0同向，a取负值

若位移的计算结果为正值

说明这段时间位移的方向与规定的正方向相同

若位移的计算结果为负值

说明这段时间位移的方向与规定的正方向相反

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学习检测

1．一人骑自行车以5m/s的初速度匀减速上一个斜坡A点，加速度的大小为0.4m/s2，斜坡从A到B长30m，骑自行车的人通过AB 段需要多少时间？

2.电动汽车不排放污染空气的有害气体，具有很好的发展前景。在平直公路上，某辆电动汽车在一次刹车测试中，初速度为16m/s。遇紧急情况开始刹车，在阻力作用下，汽车以2m/s2的加速度运动，问：

（a）刹车后5s末车离开始刹车点多远？

（b）刹车后10s末车离开始刹车点多远？

3．请说出沿直线运动的物体在下面v-t图象中各段做什么运动，并求出该物体在7s内位移。

本文选自北京师范大学出版社《基于核心素养的高中物理教学重难点突破》一书。