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        用物理思想求解2013 年新課標(biāo)理綜卷第24 題

        2014-06-29 09:02:24
        物理通報 2014年4期
        關(guān)鍵詞:解題物理情境

        鐘 鳴

        (九江市教育科學(xué)研究所 江西 九江 3320 00 )

        2013 年新課標(biāo)理綜卷第24 題,題目新穎,情境熟悉,比如,玩具車、坐標(biāo)系、橡皮筋,考查的內(nèi)容多,考查的方式很巧妙.

        【題目】水平桌面上有兩個玩具車A和B,兩者用一輕質(zhì)細(xì)橡皮筋相連,在橡皮筋上有一紅色標(biāo)記R.在初始時橡皮筋處于拉直狀態(tài),A,B和R分別位于直角坐標(biāo)系中的(0,2l)、(0,-l)和(0,0)點(diǎn).已知A從靜止開始沿y軸正向做加速度大小為a的勻加速運(yùn)動,B平行于x軸朝x軸正向勻速運(yùn)動.在兩車此后運(yùn)動的過程中,標(biāo)記R在某時刻通過點(diǎn)(l,l).假定橡皮筋的伸長是均勻的,求B運(yùn)動速度的大?。?/p>

        圖1

        解法1(參考答案解法):

        設(shè)B車的速度大小為v.如圖1所示,標(biāo)記R在時刻t通過點(diǎn)K(l,l),此時A,B的位置分別為H,G.由運(yùn)動學(xué)公式,H的縱坐標(biāo)yA,G的橫坐標(biāo)xB分別為

        在開始運(yùn)動時,R到A和B的距離之比為2∶1,即

        O E∶O F=2∶1

        由于橡皮筋的伸長是均勻的,在以后任一時刻R到A和B的距離之比都為2∶1.因此,在時刻t有

        由于 △F GH ∽ △I GK,有

        由式(3)~ (5)得

        聯(lián)立式(1)、(2)、(6)、(7)得

        解法2(筆者的解法):

        研究R,R做勻加速直線運(yùn)動

        解得

        研究R,R做勻速直線運(yùn)動

        所以

        解法說明:物理解題必須強(qiáng)調(diào)物理思想,把物理的基本思想、基本解題方法與題目的具體情境相結(jié)合,才是解題的最高境界,才能體現(xiàn)物理學(xué)中理論聯(lián)系實(shí)際的重要意義.

        (1)突出運(yùn)動學(xué)的思想

        本題是運(yùn)動學(xué)的題目,并且是二維平面的題目.高中所學(xué)的“運(yùn)動的合成與分解”“平拋運(yùn)動”等,都是把“二維平面問題”分解為兩個“一維直線問題”進(jìn)行求解.降維是處理復(fù)雜問題的基本思想,所以,按照“在y方向”“在x方向”分別進(jìn)行物理計(jì)算.

        (2)處理多物體的方法

        本題是三個物體的相關(guān)運(yùn)動,三個物體(A,R,B)通過一根輕質(zhì)細(xì)橡皮筋聯(lián)系,關(guān)系非常復(fù)雜.物理學(xué)的方法是找出兩個“兩個物體”之間的關(guān)系,而不找“三個物體”之間的復(fù)雜關(guān)系,也可以叫做“降物法”.所以,尋找“A和R”的關(guān)系,尋找“R和B”的關(guān)系,從而找到解題的捷徑.

        (3)尋找物理量的關(guān)系

        運(yùn)動學(xué)的物理量主要有位移、速度、加速度,題目的情境中有橡皮筋的長度、三個物體A,R,B的坐標(biāo).

        在y方向上,B物體不動,B與R之間的距離總是B與A之間距離的,所以,R的位移總是A的位移的,又由于A做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動,因此,R的加速度總是A的加速度的,即

        在x方向上,A物體不動,A與R之間的距離總是A與B之間距離的,所以,R的位移總是B的位移的,又由于B做加速度為零的勻速直線運(yùn)動,所以R的速度總是B的速度的,即

        (4)使用物理公式運(yùn)算

        在y方向上,研究R,R做勻加速直線運(yùn)動

        解得

        在x方向上,研究R,R做勻速直線運(yùn)動

        根據(jù)題意,“求B運(yùn)動速度的大小”,所以

        可以看出,計(jì)算過程都是物理公式,比如,勻加速公式、勻速公式,而沒有純數(shù)學(xué)的比例公式、三角形相似等幾何關(guān)系.

        結(jié)語:這個題目很好,物理情境新穎,物理思想深刻,物理方法獨(dú)到,物理內(nèi)容豐富,充分體現(xiàn)了理論聯(lián)系實(shí)際的物理精髓,只是參考答案沒有充分體現(xiàn)出來而已.

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