周全龍
〖摘要〗學生在學習高中物理過程中,受力分析往往是解決相關問題的關鍵,而受力分析中的動態(tài)平衡問題是高中物理學習中遇到的一大難點,但它又是高考的重點,本文從學困生的認知實際出發(fā),提出具體解決動態(tài)平衡問題的方法,希望對物理學習中動態(tài)平衡問題有困難的同學有所裨益。
〖關鍵詞〗動態(tài)平衡 ?受力分析 ?學困生 ?解決策略
一 什么是動態(tài)平衡。
動態(tài)平衡是指物體的受力狀態(tài)緩慢發(fā)生變化,但在變化過程中,任意時刻的狀態(tài)均可視為平衡狀態(tài)。
二 學困生學習動態(tài)平衡現(xiàn)狀分析
學困生遇到此類題目時很難上手,大腦里面是朦朧的,不知道該用什么方法來解決,往往是靠猜測,其結果常常是慘目忍睹。
三 解決策略
我們分情況來看幾個典型的例子,幫助學困生突破難點,為高考蓄力、加分。
情況一:求解三力平衡問題中,已知一個力是恒力、另一個力方向不變的情況,一般采用圖解法,即矢量三角形法,按照以下流程分析:
例1 如圖,在傾角為α的斜面上,放一質量為m的小球,小球和斜面及擋板間均無摩擦,開始時擋板豎直,現(xiàn)在讓擋板繞O點逆時針緩慢地轉向水平位置的過程中( )
A.斜面對球的支持力逐漸減小
B.斜面對球的支持力逐漸增大
C.擋板對小球的彈力先減小后減小
D.擋板對小球的彈力先增大后增大
分析:對小球受力分析知,小球受到重力mg、斜面的支持力N1和擋板的彈力N2,如圖,當擋板繞O點逆時針緩慢地轉向水平位置的過程中,小球所受的合力為零,根據(jù)平衡條件得知,N1和N2的合力與重力mg大小相等、方向相反。對學困生來說如何建構矢量三角形成為難點和易錯點。
采取策略:處理方法分三步走,第一步,將重力反向記為F,則F即為另外兩個力的合力;第二步,過合力F的終點做方向不變的那個力(N1)的平行線,構建矢量三角形,第三步,看第三個力(N2)與F的夾角如何變化,線段的長短表示力的大小。由圖看出,斜面對小球的支持力N1逐漸減小,擋板對小球的彈力N2先減小后增大,當N1和N2垂直時,彈力N2最小,故選項B、C錯誤,A、D正確.
情況二:在三力平衡問題中,如果有一個力是恒力,另外兩個力方向都變化,且題目給出了空間幾何關系,多數(shù)情況下力的矢量三角形與空間幾何三角形相似,可利用相似三角形對應邊成比例求解(構建三角形時可能需要畫輔助線).
例2 如圖,AC為上端帶光滑輕質定滑輪的固定豎直桿,質量不計的輕桿BC一端通過鉸鏈固定在C點,另一端B懸掛一重力為G的物體,且B端系有一根輕繩并繞過定滑輪,用力F拉繩,開始時∠BCA>90°,現(xiàn)使∠BCA緩慢變小,直到∠BCA=30°.此過程中,輕桿BC所受的力( )
策略三:如右圖,對球受力分析如圖,由拉密定理得: ,由題意知mg和θ不變,則有 定值,α由大于90°減小到小于90°,則F1先變大后變小,β由90°增大到180°,則F2一直變小,故A、B、C正確。
由以上可以看出,情況四的三種策略中,學困生最容易上手的是第三種,因為規(guī)律(拉密定理)易記,模型簡單且不易出錯。
四 結束語
求解動態(tài)平衡問題的方法有多種,本文僅從學困生思考力的實際出發(fā),選取高考中的幾個典型例子進行分析,分情況靈活采用解答策略,力求從小角度闡述具體操作步驟,幫助學困生掌握簡單的分析動態(tài)平衡問題的一兩種策略,既是為了增強他們學習物理自信心,又是為他們的高考加油鼓勁,越戰(zhàn)越勇!