徐志成

(贛州中學(xué) 江西 贛州 341000)

談位移的求法
——以2016年高考江蘇卷物理試題第14題為例

徐志成

(贛州中學(xué) 江西 贛州 341000)

2016年高考江蘇卷物理試題第14題，是一個(gè)關(guān)于平衡、相對(duì)位移、相對(duì)速度和機(jī)械能守恒的綜合物理問題．特別是相對(duì)位移關(guān)系和相對(duì)速度關(guān)系，需要利用運(yùn)動(dòng)過程圖構(gòu)建位移關(guān)系，再利用數(shù)學(xué)知識(shí)求出相對(duì)位移，還要利用相對(duì)位移分析相對(duì)速度，是一道數(shù)理結(jié)合且具有較高選拔功能的創(chuàng)新題．但對(duì)于參考答案第(2)問位移的求法，筆者有不同觀點(diǎn)，以期與同行交流．

【原題】如圖1所示，傾角為α的斜面A被固定在水平面上，細(xì)線的一端固定于墻面，另一端跨過斜面頂端的小滑輪與物塊B相連，B靜止在斜面上．滑輪左側(cè)的細(xì)線水平，右側(cè)的細(xì)線與斜面平行．A與B的質(zhì)量均為m．撤去固定A的裝置后，A與B均做直線運(yùn)動(dòng)．不計(jì)一切摩擦，重力加速度為g．求：

(1)A固定不動(dòng)時(shí)，A對(duì)B支持力的大小N；

(2)A滑動(dòng)的位移為x時(shí)，B的位移大小s；

(3)A滑動(dòng)的位移為x時(shí)的速度大小vA．

圖1 原題題圖

高考參考解析:

(1)支持力的大小

N=mgcosα

(2)由圖2所示,根據(jù)幾何關(guān)系

sx=x(1-cosα)sy=xsinα

且

解得

圖2 幾個(gè)位移的幾何關(guān)系

(3)B的下降高度

sy=xsinα

根據(jù)機(jī)械能守恒定律

根據(jù)速度的定義得

則

解得

對(duì)于第(2)問位移的求法,參考解析的核心思想是“先分再合”：先求分位移，再把兩個(gè)分位移合成．筆者覺得不夠高效簡(jiǎn)潔．根據(jù)位移的概念，位移只跟初末位置有關(guān)，那我們就抓住這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)確定位移．如圖3取一個(gè)點(diǎn)作為過渡，構(gòu)成一個(gè)三角形，根據(jù)細(xì)線不可伸縮，由幾何關(guān)系可知此三角形是一個(gè)等腰三角形，腰長(zhǎng)為x，頂角為α.位移的大小即為此等腰三角形的底邊長(zhǎng)度，由余弦定理可知位移的大小為

圖3 解原題過渡圖

或者畫出相對(duì)位移關(guān)系圖，根據(jù)細(xì)線不可伸縮，知物塊B對(duì)斜面A的位移大小等于斜面A對(duì)地的位移大小，均為x，結(jié)合角度關(guān)系畫出相對(duì)位移關(guān)系圖，如圖4所示．

圖4 相對(duì)位移的關(guān)系圖

由余弦定理得

同樣根據(jù)細(xì)線不可伸縮，知物塊B對(duì)斜面A的速度大小等于斜面A對(duì)地的速度大小，均為vA，結(jié)合角度關(guān)系畫出相對(duì)速度關(guān)系圖，如圖5所示．

圖5 相對(duì)速度關(guān)系圖

其中

vBA=vA

由余弦定理得

2016-09-26)