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摘要:本文着重说明了三种情况下如何选择合适的参考方向来描述矢量的方向。
关键词:矢量的方向; 参考方向
我们知道,物理量有矢量和标量之分。例如,长度、质量和时间均为标量,它们只有大小,没有方向;而位移、速度和加速度均为矢量。矢量既有大小,又有方向,相加时遵从平行四边形定则。在描述一个已知矢量时,必须同时说明其大小和方向;在求一个未知矢量时,必须同时求出其大小和方向。
然而,在实际教学中,我们发现高中新生在学习矢量知识时,常常会产生一些困惑,出现一些错误。有时无视矢量与标量的区别,谈到矢量时根本不提及矢量的方向;有时知道要说明矢量的方向,但在描述之中出现不完善、不正确等情况。例如,将一个在竖直平面内与竖直方向成30°角指向右下方的矢量说成是南偏东30°。
那么,该怎样描述一个矢量的方向呢?
在高中阶段,要准确描述一个矢量的方向,关键有两条,首先是要明确它处在哪个平面内,其次是要选择一个合适的参考方向。具体来说,有以下三种情况。
一是所述矢量处在某一水平面内。在这种情况下,常选地理方向——东南西北做参考方向。例如,某位移的方向向东,某速度的方向向南,某力的方向是东偏南30°,某加速度方向是西偏北45°;也可在此水平面内建立一平面直角坐标系 ,以 轴的正方向为参考方向。如某位移方向沿x轴正方向,某速度方向沿y轴负方向,某加速度方向与x轴正方向成60°角等;有时还可取相应问题中某一已知矢量(如某力F0)的方向为参考方向。如某力F1与F0的夹角为30°,某力F2与F0同直线反向等。到底选用哪种方法,可视方便而定。为了准确起见,有时还可配上相应的图示(以下两种情形相同)。
二是所述矢量在某一竖直平面内。在这种情况下,常选水平方向或竖直方向为参考方向。如某速度的方向水平向右,某加速度的方向竖直向下,某位移与水平方向成60°角斜向右上方等。当然,也可在此竖直平面内建立一平面直角坐标 ,以 轴的正方向为参考方向;有时也可在此平面内选一已知矢量的方向为参考方向。
三是所述矢量在某一一般平面内。此时可在此平面内建立一平面直角坐标系 ,以 轴正方向为参考方向;当然,也可在此平面内选一已知矢量的方向为参考方向。
只要明确了所述矢量处在哪个平面上,再选择一个合理的参考方向,以参考方向为标准对矢量的方向进行描述就不困难了。对高中新生而言,这样对矢量方向进行描述需要有一个逐步适应的过程。
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收稿日期:2014-05-10
关键词:矢量的方向; 参考方向
我们知道,物理量有矢量和标量之分。例如,长度、质量和时间均为标量,它们只有大小,没有方向;而位移、速度和加速度均为矢量。矢量既有大小,又有方向,相加时遵从平行四边形定则。在描述一个已知矢量时,必须同时说明其大小和方向;在求一个未知矢量时,必须同时求出其大小和方向。
然而,在实际教学中,我们发现高中新生在学习矢量知识时,常常会产生一些困惑,出现一些错误。有时无视矢量与标量的区别,谈到矢量时根本不提及矢量的方向;有时知道要说明矢量的方向,但在描述之中出现不完善、不正确等情况。例如,将一个在竖直平面内与竖直方向成30°角指向右下方的矢量说成是南偏东30°。
那么,该怎样描述一个矢量的方向呢?
在高中阶段,要准确描述一个矢量的方向,关键有两条,首先是要明确它处在哪个平面内,其次是要选择一个合适的参考方向。具体来说,有以下三种情况。
一是所述矢量处在某一水平面内。在这种情况下,常选地理方向——东南西北做参考方向。例如,某位移的方向向东,某速度的方向向南,某力的方向是东偏南30°,某加速度方向是西偏北45°;也可在此水平面内建立一平面直角坐标系 ,以 轴的正方向为参考方向。如某位移方向沿x轴正方向,某速度方向沿y轴负方向,某加速度方向与x轴正方向成60°角等;有时还可取相应问题中某一已知矢量(如某力F0)的方向为参考方向。如某力F1与F0的夹角为30°,某力F2与F0同直线反向等。到底选用哪种方法,可视方便而定。为了准确起见,有时还可配上相应的图示(以下两种情形相同)。
二是所述矢量在某一竖直平面内。在这种情况下,常选水平方向或竖直方向为参考方向。如某速度的方向水平向右,某加速度的方向竖直向下,某位移与水平方向成60°角斜向右上方等。当然,也可在此竖直平面内建立一平面直角坐标 ,以 轴的正方向为参考方向;有时也可在此平面内选一已知矢量的方向为参考方向。
三是所述矢量在某一一般平面内。此时可在此平面内建立一平面直角坐标系 ,以 轴正方向为参考方向;当然,也可在此平面内选一已知矢量的方向为参考方向。
只要明确了所述矢量处在哪个平面上,再选择一个合理的参考方向,以参考方向为标准对矢量的方向进行描述就不困难了。对高中新生而言,这样对矢量方向进行描述需要有一个逐步适应的过程。
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收稿日期:2014-05-10