韓學(xué)廷
一題多解是同一具體物理過程從不同的解題角度進(jìn)行問題的求解過程.在一題多解中煅煉了學(xué)生智力的培養(yǎng)和啟發(fā)思維靈活運用,培養(yǎng)創(chuàng)新意識.要求學(xué)生從不同的問題中分析抽象共同的本質(zhì)特征和過程,提高理解和分析問題的綜合能力.
1 運用不同的定律和定理
例1 質(zhì)量為M的長木板,正以速度v0沿傾角為θ的斜面勻速下滑.現(xiàn)將一質(zhì)量為m的木塊,無實速度地放到木板的前端,經(jīng)一段時間后,如圖1所示,木塊與木板以某一共同速度沿斜面勻速下滑.設(shè)木塊與木板間滑動摩擦系數(shù)為μ1.問:(1)木塊從放到木板上到相對木板靜止所經(jīng)過的時間?(2)木塊相對木板滑行的最大距離?
分析 這類題型常常是出現(xiàn)在解決問題時所應(yīng)用不同的定律和定理之間存在內(nèi)在關(guān)系,下面列出學(xué)生平時容易解錯的答案.
錯解分析 ①(2)式中的am應(yīng)改為am=gsinθ+μ1gcosθ.受結(jié)論的影響產(chǎn)生“負(fù)遷移”,所以沒有認(rèn)真分析M和m的受力情況.②沒有分別算出兩物體對同一慣性系的位移,再對兩物體分別列動能定理,因此錯誤的得到式(4).
正確解法1 應(yīng)用牛頓第二定律和運動學(xué)公式求解.由放m之前木板勻速下滑可知.
①μ=tanθ.其中μ是木板和斜面間的摩擦系數(shù).②放m之后,m和M重力下滑分量的和與木板與斜面間的摩擦力相等.所以m和M體系的總動量是守恒的.
由于達(dá)到共同速度之前m慢于M向下滑,因此m受到的摩擦力沿斜面向下,它給M的摩擦力沿斜面向上.所以am=gsinθ+μ1gcosθ (2).此加速度am的方向沿斜面向下.由于M最初勻速下滑,所以可判斷放m以后,M減速下滑.故aM的方向沿斜面向上.
正確解法3 應(yīng)用相對運動求解.設(shè)沿斜面向上為正方向,選M為參照物,m的相對初速度為v0,相對末速度為零(因為兩者達(dá)到共同速度),相對加速度為a=-(am+aM)負(fù)號表示與正方向相反,設(shè)相對位移為Δs,則
2 借助圖象運用分析法解題
題目2 如圖3,桿1和桿2的夾角為θθ,各沿垂直于桿自身的方向分別以速度v1和v2勻速平動.求交點O的速度.
解法2 分步法.
(1)設(shè)桿1不動,桿2以速度v2垂直于桿2自身平動,桿1和桿2交點速度v2′方向沿桿1向右,此速度可看成兩速度的合成,一是沿垂直于桿2的速度v2,另一速度桿2向上,如圖5,則交點速度v2′=v2/sinθ.
(2)設(shè)桿2不動,桿1以速度v1垂直于桿1自身平動,如圖6,仿照第一步可求出交點速度v1′=v1/sinθ.
(3)桿1和桿2都動時,交點速度v是v1′和v2′的合成,如圖7所示.
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