◇ 貴州 鄭 偉

“桿—球連接體”是高中物理力學(xué)中的重要模型之一，有著極強的綜合性，對學(xué)生的學(xué)習(xí)能力有著較高的要求.因此，學(xué)生在學(xué)習(xí)“桿—球連接體”時容易出現(xiàn)問題，進而形成學(xué)習(xí)難點.為了改變這一情況，教師在實際教學(xué)中，可以進行專題復(fù)習(xí)，并在其中融入變式教學(xué)，以培養(yǎng)學(xué)生的解題習(xí)慣以及思維方法.所謂“授人以魚，不如授人以漁”，只有讓學(xué)生學(xué)會自行分析問題、解決問題，他們的物理學(xué)習(xí)能力才能有效提升.

1 滑塊被限制在豎直軌道上的運動

例1滑塊A、B 的質(zhì)量均為m，A 套在固定豎直桿上，A、B 通過轉(zhuǎn)軸用長度為L 的剛性輕桿連接，B 放在水平面上并靠著豎直桿，A、B 均靜止.由于微小的擾動，B 開始沿水平面向右運動.不計一切摩擦，滑塊A、B 視為質(zhì)點.在A 下滑的過程中，下面的兩種說法哪種是正確的.

圖1

（1）滑塊A、B 組成的系統(tǒng)機械能守恒.

（2）在滑塊A 落地之前，輕桿會對滑塊B 一直做正功.

分析學(xué)生在分析（1）問時，一般沒有什么困難.因為在滑塊A 下滑的過程中，滑塊A、B 系統(tǒng)只有重力做功，系統(tǒng)中只有動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化，所以可以判斷系統(tǒng)機械能守恒.

在（2）問中，分析滑塊A 落地之前輕桿對滑塊B的做功情況時，輕桿的彈力大小以及運動情況用常規(guī)的方法不易判斷，這時便可以采用一種巧妙的方法——特殊值法.已知擾動剛開始的時候滑塊B 的速度為0，當滑塊A 運動到最低點時，滑塊B 運動到最右端，此時的速度也為0，但是中間過程的速度卻不等于0.從整個運動過程來看，滑塊B 的動能是先增大后減小的，而且，在這個過程之中，只有桿對滑塊B 做功.根據(jù)動能定理可知，桿對滑塊B 并非一直在做正功，而是先做正功，后做負功，從而判定（2）的說法是錯誤的.

2 球在斜面與平面上自由滑動

例2如圖2所示，在傾角θ=30°的光滑固定斜面上，放有兩個質(zhì)量分別為1kg和2kg的可視為質(zhì)點的小球A 和B，兩球之間用一根長L=0.2m 的輕桿相連，小球B 距水平面的高度h=0.1m.兩球從靜止開始下滑到光滑地面上（這一過程中小球與地面發(fā)生碰撞時的機械能損失忽略不計），g 取10 m·s-2.下列說法正確的是（ ）.

A.在兩個小球下滑的過程中，小球A 機械能守恒

B.在整個系統(tǒng)下滑的過程中，小球A 與小球B組成的系統(tǒng)機械能守恒

C.兩個球在光滑平面上的運動速度是2m·s-1

圖2

分析在引導(dǎo)學(xué)生解決問題時，要考慮學(xué)生是否存在思維定勢.從常規(guī)的解決思路來看，學(xué)生在解決這個問題時，容易站在能量角度上進行分析.此時，教師應(yīng)當提出能啟迪學(xué)生思維的問題，引導(dǎo)學(xué)生實現(xiàn)方法上的突破，從而培養(yǎng)他們良好的解題習(xí)慣.針對此題，教師可以提問：“當小球A 與小球B 都在光滑斜面上下滑時，小球A 的機械能守恒嗎？”“若小球A 與小球B 在光滑水平面上都處于運動狀態(tài)，此時小球A的機械能守恒嗎？”“在整個運動過程中，小球A 的機械能守恒嗎？”“從小球A 與小球B 由靜止到一起下滑的整個過程中，二者組成的系統(tǒng)機械能守恒嗎？”

關(guān)于“桿-球連接體”的例題種類繁多，但從這兩道例題中便可以認識到，解決一些復(fù)雜問題時，方法并非無跡可循，關(guān)鍵在于培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力與科學(xué)思維.所以，教師可以開展基于解題習(xí)慣和思維方法進階的習(xí)題課變式教學(xué)，對學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣與思維進行培養(yǎng).