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        圖像在機(jī)車啟動問題中的應(yīng)用

        2017-06-05 14:52:05江蘇省如皋市第一中學(xué)226500
        數(shù)理化解題研究 2017年13期
        關(guān)鍵詞:機(jī)車小車本題

        江蘇省如皋市第一中學(xué)(226500)

        卞學(xué)蘭●

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        圖像在機(jī)車啟動問題中的應(yīng)用

        江蘇省如皋市第一中學(xué)(226500)

        卞學(xué)蘭●

        機(jī)車啟動問題是學(xué)習(xí)功率章節(jié)時必講的內(nèi)容,而圖像更是貫穿于我們整個高中的物理學(xué)習(xí)過程,將兩者結(jié)合體現(xiàn)了物理學(xué)的包容性與很強(qiáng)的組合性,這讓出題思路更加廣闊,也令題目更有難度和新意.

        圖像;機(jī)車啟動;運(yùn)動過程

        本文不對機(jī)車啟動問題的兩種情況進(jìn)行單獨(dú)的畫圖討論,作為基本內(nèi)容學(xué)生應(yīng)該熟記于心.下面是在此基礎(chǔ)上通過三道例題的分析求解,找出相應(yīng)的解題規(guī)律,幫助學(xué)生越過此類問題的鴻溝,飛向成功的彼岸.

        一、根據(jù)圖像,求解各個物理量

        本觀點(diǎn)中所說的圖像大多數(shù)都是v-t圖像,因?yàn)樗梢院芎玫姆从痴麄€運(yùn)動過程,相當(dāng)于用圖像向?qū)W生傳遞了運(yùn)動的信息,據(jù)此去求解其他物理量如速度、加速度、功率等等.學(xué)生要明確每段圖像的含義,這對求解是非常有幫助的.

        例1 如圖1所示,是質(zhì)量為m的汽車在水平路面上由靜止啟動的過程,t1后功率保持不變,所受的阻力恒為f,則( ).

        圖1

        C.t1~t2時間內(nèi),汽車平均速度小于v2+v1/2

        點(diǎn)撥 本題的基礎(chǔ)模型就是恒定加速度啟動時的整個運(yùn)動過程,學(xué)生對此圖是不陌生的,因此對于基礎(chǔ)知識的掌握也就成為了解本題的法寶,對于圖像的分段討論以及公式分析在課堂中肯定是著重講過的,學(xué)生要對此重視.

        二、分圖表示,詳細(xì)解讀關(guān)鍵條件

        上一種情況是給出了運(yùn)動圖像,這里說的就不再局限于這個圖像,而是與整個運(yùn)動有關(guān)的物理量都用圖像表示出來,相當(dāng)于是數(shù)形結(jié)合的一種思想,我們要從圖像的彎曲方向等判斷出圖像的對錯,這是對學(xué)生多方面能力的考察.

        圖2

        例2 在一平直公路上有一個質(zhì)量為m的汽車以恒定加速度的方式啟動直到達(dá)到最大速度,設(shè)所受阻力恒為f,如圖2所示,關(guān)于速度、加速度、牽引力、功率的圖像正確的是( ).

        解析 題中給了四種情況下的圖像,我們抓住每個圖像的關(guān)鍵,也就是圖像中的因變量與時間的關(guān)系,這樣做可以給我們提供一個清晰的解題思路.對整個過程進(jìn)行分析,就是汽車在以恒定加速度加速到實(shí)際功率與額定功率相同時,就需要減小牽引力來實(shí)現(xiàn)速度的繼續(xù)增大,可想而知當(dāng)達(dá)到最大速度時加速度一定是為0的.由各個物理量之間的公式可以對曲線的形狀做出判定,也是最有效的判斷方法.

        點(diǎn)撥 本題的綜合性很強(qiáng),基本上考察了機(jī)車啟動問題過程中涉及的所有重要物理量,而解題的關(guān)鍵也是回歸本質(zhì),抓住啟動過程中的已知條件,并且認(rèn)清每個選項(xiàng)中的主要矛盾,接下來就是對學(xué)生自我能力的檢驗(yàn)了.

        三、分析圖像,得出整個運(yùn)動過程

        正如前面中所提到的,圖像的好處就在于更直觀的向我們表達(dá)了變量隨時間的變化關(guān)系,出題者經(jīng)常只是給我們物體的運(yùn)動圖像,并不會直接給出各個運(yùn)動過程,因?yàn)檫@樣會使題目變得更加有趣味性以及神秘性.

        圖3

        例3 如圖3所示,記錄了質(zhì)量為1kg的小車在水平直軌道上的整個運(yùn)動過程,小車是由靜止開始運(yùn)動的.(圖中除了2~10s時間段是曲線外,其余都是直線).小車在2s時的功率是P=9W,假設(shè)整個過程中小車所受阻力不變,求:(1)小車所受阻力大小;(2)小車在0~14s的位移.

        點(diǎn)撥 本題的最大亮點(diǎn)以及難點(diǎn)就是對于曲線部分位移的求解,如果我們把思維只是局限于運(yùn)動學(xué)公式是不能求出的,功能關(guān)系針對變力做功問題是非常有效的,只要學(xué)生能想到這里,對于本題的求解就沒有什么障礙了.

        縱觀全文,不管是何種圖像,都是對機(jī)車啟動問題的數(shù)學(xué)表達(dá),從不同的方面向我們傳達(dá)信息,這種數(shù)形結(jié)合的思想在物理學(xué)中的應(yīng)用是很多的,認(rèn)真研究對于今后其他問題的解答也有一定的幫助,希望學(xué)生學(xué)會舉一反三.

        G632

        B

        1008-0333(2017)13-0078-01

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