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        對(duì)一道高考題的探究

        2018-11-21 03:20:46張貴洲
        新課程(下) 2018年9期
        關(guān)鍵詞:動(dòng)能定理木箱原題

        張貴洲 李 娜

        (吳起高級(jí)中學(xué),陜西 延安)

        2018年全國(guó)理綜2卷第14小題引起了我們物理組同事們的熱烈討論:有的說(shuō)題干不嚴(yán)密;有的說(shuō)高考命題人主觀臆斷;還有的說(shuō)我們鉆牛角尖……

        先看原題和解析:

        題目14.如圖,某同學(xué)用繩子拉動(dòng)木箱,使它從靜止開(kāi)始沿粗糙水平路面運(yùn)動(dòng)至具有某一速度。木箱獲得的動(dòng)能一定( )

        A.小于拉力所做的功

        B.等于拉力所做的功

        C.等于克服摩擦力所做的功

        D.大于克服摩擦力所做的功

        解析 這道題從選項(xiàng)看很明顯考查動(dòng)能定理,問(wèn)題的切入點(diǎn)較低,對(duì)考生的思維能力要求不高。受力分析,找到能影響動(dòng)能變化的是哪幾個(gè)物理量,然后觀測(cè)這幾個(gè)物理量的變化即可。木箱受力如右圖所示:木箱在移動(dòng)的過(guò)程中有兩個(gè)力做功,拉力做正功,摩擦力做負(fù)功,根據(jù)動(dòng)能定理可知即:WF-Wf=Ek-0,所以動(dòng)能小于拉力做的功,故A正確;無(wú)法比較動(dòng)能與摩擦力做功的大小,CD錯(cuò)誤。故選A。

        質(zhì)疑 同學(xué)拉動(dòng)木箱加速運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,有無(wú)滑動(dòng)摩擦力是質(zhì)疑的關(guān)鍵。若有,原題解正確,若沒(méi)有,原題無(wú)答案。

        分析 一、明確摩擦力產(chǎn)生的條件

        (1)物體間直接接觸;

        (2)接觸面粗糙;

        (3)接觸面間有彈力存在;

        (4)物體間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。

        這四個(gè)條件緊密相連,缺一不可。顯然,兩物體不接觸,或雖接觸但接觸面是光滑的,則肯定不存在摩擦力。但滿(mǎn)足(1)(2)而缺少(3)(4)中的任意一條,也不會(huì)有摩擦力。如一塊磚緊靠在豎直墻,放手后讓其沿墻壁下滑,它滿(mǎn)足條件(1)(2)(4),卻不具備條件(3),即相互間無(wú)壓力,故磚不可能受到摩擦力作用,又如,靜止在粗糙水平面上的物體滿(mǎn)足了條件(1)(2)(3),缺少條件(4),當(dāng)然也不存在摩擦力。2018年全國(guó)理綜2卷第14小題對(duì)條件(3)可能滿(mǎn)足,也可能不滿(mǎn)足。

        二、實(shí)例分析

        例1.如圖,甲、乙、丙三個(gè)物體的質(zhì)量相等,與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,受到三個(gè)大小相同的作用力,當(dāng)它們滑動(dòng)時(shí),受到的摩擦力大小的情況,下列說(shuō)法正確的是 ( )

        A.甲、乙、丙三個(gè)物體所受摩擦力大小相等

        B.甲受到的摩擦力最大

        C.乙受到的摩擦力最大

        D.丙受到的摩擦力最大

        對(duì)三個(gè)物體受力分析,甲與地面間的壓力最大為N1+G+Fsinα,丙其次為N3=G,乙最小為N2=G-Fsinα,三個(gè)物體與地面間的摩擦力都是滑動(dòng)摩擦力,由f=μN(yùn)知,甲受到的摩擦力最大,乙受到的摩擦力最小,選B。

        例2.如圖所示,物體A、B質(zhì)量相等,它們與水平面的摩擦因數(shù)也相等,且作用力FA=FB,若A、B由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)相同距離的過(guò)程中,則 ( )

        A.FA對(duì)A做的功與FB對(duì)B做的功不相等

        B.FA對(duì)A做功的功率大于FB對(duì)B做功的功率

        C.物體A獲得的動(dòng)能有可能等于FA對(duì)A做的功

        D.物體B獲得的動(dòng)能大于物體A獲得的動(dòng)能

        由W=FScosα 和可知力對(duì)A、B做功相等,不等功率,A錯(cuò)B對(duì);A受到的支持力可能為零時(shí),沒(méi)有摩擦力,只有FA對(duì)A做功,根據(jù)動(dòng)能定理ΔEk=FAS,C就可能了;B一定有摩擦力做功,其獲得的動(dòng)能一定小于物體A獲得的動(dòng)能。最終選BC。

        按此思路對(duì)原題分析如下:

        對(duì)木箱受力分析,在豎直方向上N+F2=G,筆者認(rèn)為若繩子斜向拉力在豎直方向上的分量剛好等于木箱的重力時(shí)F2=G,地面對(duì)木箱的支持力N=0,此過(guò)程中雖地面粗糙,但滑動(dòng)摩擦力消失,木箱在繩子拉力水平分量的作用下獲得某一速度,則木箱獲得的動(dòng)能Ek=WF。B選項(xiàng)就可能了。題目中的“一定”導(dǎo)致此題無(wú)答案。

        總結(jié):筆者堅(jiān)信命題人在命題時(shí)的初衷肯定不會(huì)考慮滑動(dòng)摩擦力消失這種情況出現(xiàn),所以題干稍加修改才能更加準(zhǔn)確地表達(dá)出命題人的命題意圖,才能更加符合我們做選擇題是對(duì)選項(xiàng)的思維習(xí)慣,才能更加經(jīng)得起語(yǔ)言上和邏輯上的思維推敲。

        修改后:如圖,某同學(xué)用繩子拉動(dòng)木箱,使它從靜止開(kāi)始緊貼粗糙水平路面運(yùn)動(dòng)至具有某一速度。木箱獲得的動(dòng)能一定( )

        A.小于拉力所做的功

        B.等于拉力所做的功

        C.等于克服摩擦力所做的功

        D.大于克服摩擦力所做的功

        這樣修改后由于緊貼的出現(xiàn),木箱和地面間一定有彈力,那就一定有摩擦力,進(jìn)而滑動(dòng)摩擦力做功就存在了,原題選A就無(wú)異議。

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