我們在物理學(xué)習(xí)過程中加強(qiáng)自己物理思維的規(guī)范性訓(xùn)練是十分重要和必要的。
下面,我們通過具體的問題來說明。
例題1如圖所示,有A、B兩質(zhì)量為M=100kg的小車,在光滑水平面以相同的速率v0=2m/s在同一直線上相對運(yùn)動,A車上有一質(zhì)量為m=50kg的人至少要以多大的速度(對地)從A車跳到B車上,才能避免兩車相撞?人對B車做的功是多少?
常見錯誤解答:
在上述解答中,關(guān)于動能定理的運(yùn)用實(shí)際上是錯誤的。
動能定理告訴我們:外力對物體所做的總功等于物體動能的變化量,“動能的變化量”是指“動能的增加量=末動能-初動能”,而“初動能-末動能=動能的減少量”。
上述解答在運(yùn)用動能定理的過程中,把合外力做的總功錯誤的解答為等于動能的減少量,從而導(dǎo)致人對B車做的負(fù)功解答為正值。
通過上面的例子可以看出,物理思維是否規(guī)范起著重要的作用。
那么如何加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)過程中物理思維的規(guī)范呢?
(1)對物理概念和物理規(guī)律應(yīng)該理解記憶。
理解物理知識是識記的基礎(chǔ),只有理解得透,才能記得牢。作為物理知識核心的概念和規(guī)律,一般都相當(dāng)抽象、簡練,而概念、規(guī)律的擴(kuò)展和應(yīng)用又相當(dāng)具體、豐富。如果未能理解其內(nèi)涵和外延,僅從字面上來死記,不僅困難,也是無效的。學(xué)習(xí)中不易記住的內(nèi)容往往是難于理解的內(nèi)容,為了記住,先要深入理解。
(2)養(yǎng)成規(guī)范的解題習(xí)慣。
例題2(2002年全國高考題)蹦床是運(yùn)動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運(yùn)動項(xiàng)目。一個質(zhì)量為60kg的運(yùn)動員,從離水平網(wǎng)面3.2m高處自由下落,著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回離水平網(wǎng)面5.0m高處。已知運(yùn)動員與網(wǎng)接觸的時間為1.2s。若把在這段時間內(nèi)網(wǎng)對運(yùn)動員的作用力當(dāng)作恒力處理,求此力的大小。(g取10m/s2)
常見錯誤解答:研究對象是運(yùn)動員,由運(yùn)動學(xué)公式得:
在上述錯誤解答中,解答時只注意到求解網(wǎng)對運(yùn)動員的作用力,而沒有去考慮運(yùn)動員自身的重力,如果解答時能夠畫受力分析圖可有效避免上述錯誤。
(3)認(rèn)真分析物理過程,正確使用物理規(guī)律。
例題3如圖所示,一根長為l的輕繩,一端固定在O點(diǎn),另一端拴一個質(zhì)量為m的小球。用外力把小球提到圖示位置,使繩伸直,并在過O點(diǎn)的水平面上方,與水平面成30°角。從靜止釋放小球,求小球通過O點(diǎn)正下方C點(diǎn)時繩的拉力大小。
解答本題的關(guān)鍵就是分清過程。
選小球?yàn)檠芯繉ο?,其運(yùn)動過程可分為三個階段(如圖所示):
過程(1)從A到B的自由落體運(yùn)動(機(jī)械能守恒問題)。
據(jù)機(jī)械能守恒定律得:mgl=12mv2B①
過程(2)在B位置(瞬間過程:小球速度發(fā)生改變)。
小球的速度由豎直向下的vB變?yōu)榍邢虻膙′B,動能減小。
則有:v′B=vBcos30°②
過程(3)小球由B點(diǎn)到C點(diǎn)的曲線運(yùn)動(機(jī)械能守恒問題)。根據(jù)機(jī)械能守恒則有:
12mv′2B+mgl(1-cos60°)=12mv2C③
(4)在C點(diǎn)小球做圓周運(yùn)動。
由向心力公式得:
T-mg=mv2Cl④
聯(lián)立①②③④解得T=72mg
如果能夠認(rèn)真分析問題所發(fā)生的物理過程,抓住解題關(guān)鍵,處理物理問題時,就能夠迅速地把物理問題和所熟悉的物理規(guī)律相聯(lián)系。
注:本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文。