田陽陽
(儀征市第二中學,江蘇 揚州 211400)
在高中物理牛頓運動定律這一章中,普遍流行著這樣一道習題.
圖1
題目.如圖1所示,重球系于易斷的線DC下端,重球下再系一根同樣的線BA,下面說法中正確的是
(A)在線的A端慢慢增加拉力,結果CD線被拉斷.
(B)在線的A端慢慢增加拉力,結果AB線被拉斷.
(C)在線的A端突然猛力一拉,結果AB線被拉斷.
(D)在線的A端突然猛力一拉,結果CD線被拉斷.
筆者翻閱了多種教輔資料并借助網(wǎng)絡平臺查閱了該題的相關信息,發(fā)現(xiàn)給出的參考答案都為(A)、(C).
參考解析:在線的A端慢慢增加拉力,使得重球有足夠的時間發(fā)生向下的微小位移,以至拉力TDC逐漸增大,這個過程進行得如此緩慢可以認為重球始終處于受力平衡狀態(tài),即TDC=TBA+mg,隨著TBA增大,TDC也增大,且總是上端細線先達到極限程度,故CD線被拉斷,選項(A)正確.若在A端突然猛力一拉,因為重球質量很大,慣性很大,在力作用的很短時間內(nèi),重球向下的位移極小,以至于上端細線未來得及發(fā)生相應的伸長,TBA已先達到極限強度,故AB線先斷,選項(C)也正確.
筆者對選項(C)有不同的見解,認為選項(C)值得商榷.現(xiàn)分析如下.
設重球的質量為m,細線的彈性系數(shù)為k,以DC線處于原長時的下端點C為坐標原點O,豎直向下為正方向建立x軸,t時刻作用于A端的拉力為f(t),重球的位移為x,DC線的伸長量為x1,BA線的伸長量為x2(如圖2所示);則x=x1.
對重球由牛頓第二定律得
圖2
圖3
圖4