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        假設(shè)法在高中物理解題中的應(yīng)用探究

        2022-06-23 02:40:56饒龍章
        數(shù)理化解題研究 2022年16期
        關(guān)鍵詞:綢帶鐵塊斜面

        饒龍章

        (云南省曲靖市第一中學(xué) 655000)

        高中物理教學(xué)中應(yīng)注重篩選經(jīng)典例題,為學(xué)生展示假設(shè)法的具體應(yīng)用過(guò)程,使學(xué)生清晰的看到假設(shè)的思路,把握假設(shè)的規(guī)律,在以后的解題中能夠以不變應(yīng)萬(wàn)變,迅速的找到解題思路,高效解題.

        1 用于計(jì)算圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題

        在一可繞中心點(diǎn)O水平轉(zhuǎn)動(dòng)的圓盤(pán)上放置一可視為質(zhì)點(diǎn),質(zhì)量為m的鐵塊.使用一輕質(zhì)彈簧一端連接鐵塊,一端連接在O點(diǎn),鐵塊和圓盤(pán)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,如圖1所示,鐵塊和圓盤(pán)一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其和O點(diǎn)的距離為r,彈簧的拉力為F(F>μmg),g取10m/s2.若鐵塊受到的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力相等,則圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω的大小范圍是( ).

        圖1

        解析圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,因鐵塊受到的摩擦力方向未知,因此需要對(duì)鐵塊受摩擦力的方向進(jìn)行假設(shè),找到ω的上限與下限值.

        2 用于求解傳動(dòng)帶問(wèn)題

        使用如圖2所示的傳送帶運(yùn)輸糧食,其中傳送帶和水平方向夾角為θ,AB間的長(zhǎng)度為L(zhǎng),工作時(shí)的速度為v,糧袋和傳送到間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.若將糧袋放在A點(diǎn),則其從A運(yùn)動(dòng)至B的過(guò)程中,設(shè)最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力相等,以下說(shuō)法正確的是( ).

        圖2

        A.在B點(diǎn)的速度和v的大小關(guān)系不確定

        B.開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的加速度為g(sinθ-μcosθ),若L足夠大,則以后一定以速度v勻速運(yùn)動(dòng)

        C.若μ≥tanθ,則從A到B糧袋一定一直做加速運(yùn)動(dòng)

        D.無(wú)論μ如何,從A到B糧袋一直做勻加速運(yùn)動(dòng),且a>gsinθ

        解析習(xí)題中糧袋重力沿傳送帶的分力和其摩擦力μmgcosθ的大小關(guān)系未知且糧袋在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中和傳送帶速度v的關(guān)系也未知,因此需要進(jìn)行假設(shè).A項(xiàng)正確.

        3 用于分析動(dòng)態(tài)電路問(wèn)題

        如圖3所示電路中,電源內(nèi)阻不能忽略,將開(kāi)關(guān)S閉合后發(fā)現(xiàn)燈L1和燈L2均能正常發(fā)光,后來(lái)發(fā)生某種故障使得燈L2的亮度變亮(未燒壞),電壓表的讀數(shù)增大,則該故障可能是?

        圖3

        解析解答該題可從每個(gè)元件出現(xiàn)的故障入手采用假設(shè)法進(jìn)行逆向推理,看推理結(jié)果和題干情境是否相符,從而找到正確答案.

        4 用于探究粒子偏轉(zhuǎn)問(wèn)題

        圖4

        A.若其射入電場(chǎng)時(shí)的速度相等,則熒光屏上出現(xiàn)3個(gè)亮點(diǎn)

        B.若其射入電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)量相等,則熒光屏上出現(xiàn)3個(gè)亮點(diǎn)

        C.若其射入電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能相等,則熒光屏上出現(xiàn)3個(gè)亮點(diǎn)

        D.若其均是由靜止經(jīng)同一電場(chǎng)加速后射入的,則熒光屏上出現(xiàn)3個(gè)亮點(diǎn)

        解析解答該題可先認(rèn)真觀察給出的選項(xiàng),運(yùn)用所學(xué)推導(dǎo)出一般結(jié)論,而后根據(jù)假設(shè)的參數(shù)判斷最終的結(jié)果.B項(xiàng)正確.

        5 用于滑塊木板模型中的臨界問(wèn)題分析

        如圖5所示,A、B是靜止在水平地面上完全相同的兩塊長(zhǎng)木板.A的左端和B的右端相接觸.兩板的質(zhì)量皆為M=2.0kg,長(zhǎng)度皆為l=1.0m.C是一質(zhì)量為m=1.0kg的小物塊.現(xiàn)給它一初速度v0=2.0m/s,使它從B板的左端開(kāi)始向右滑動(dòng).已知地面是光滑的,而C與A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)皆為μ=0.10.求最后A、B、C各以多大的速度做勻速運(yùn)動(dòng).取重力加速度g=10m/s2.

        圖5

        解析本題的難點(diǎn)在于判斷C最后是停在B上還是停留在A上,或者是三者都相互分離,可以通過(guò)假設(shè)法進(jìn)行判斷C停留位置.

        最后A、B、C的速度分別為:VA=0.563m/s,VB=0.155m/s,VC=0.563m/s.

        6 用于判定圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題

        如圖6所示,一個(gè)光滑的圓錐體固定在水平桌面上,其軸線沿豎直方向,母線與軸線之間的夾角θ=45°,一條長(zhǎng)為L(zhǎng)的繩(質(zhì)量不計(jì)),一端固定在圓錐體的頂點(diǎn)O處,另一端拴著一個(gè)質(zhì)量為m的小物體(可看成質(zhì)點(diǎn)),物體以速率v繞圓錐體的軸線在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).

        圖6

        (1)當(dāng)小物體剛要離開(kāi)圓錐面時(shí)速度v0的大小;

        解析小物體剛要離開(kāi)錐面時(shí),錐面對(duì)物體的支持力為零,由重力和繩子的拉力的合力提供向心力,根據(jù)牛頓第二定律求出速度v0的大?。?/p>

        當(dāng)速度大于臨界速度,則物體離開(kāi)錐面,當(dāng)速度小于臨界速度,物體還受到支持力,根據(jù)牛頓第二定律,物體在豎直方向上的合力為零,水平方向上的合力提供向心力,求出繩子的拉力.

        7 用于判定輕質(zhì)帶上摩擦力

        如圖7所示,傾角為α的等腰三角形斜面固定在水平面上,一足夠長(zhǎng)的輕質(zhì)綢帶跨過(guò)斜面的頂端鋪放在斜面的兩側(cè),綢帶與斜面間無(wú)摩擦.現(xiàn)將質(zhì)量分別為M、m(M>m)的小物塊同時(shí)輕放在斜面兩側(cè)的綢帶上.兩物塊與綢帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)相等,且最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等.在α角取不同值的情況下,下列說(shuō)法正確( ).

        圖7

        A.兩物塊所受摩擦力的大小總是相等

        B.兩物塊不可能同時(shí)相對(duì)綢帶靜止

        C.M可能相對(duì)綢帶發(fā)生滑動(dòng)

        D.m不可能相對(duì)斜面向上滑動(dòng)

        解析對(duì)物體M和物體m分別受力分析,受重力、支持力和摩擦力,根據(jù)牛頓第三定律判斷兩物塊所受摩擦力的大小關(guān)系;通過(guò)求解出M、m與斜面間的最大靜摩擦力并結(jié)合牛頓第二定律判斷兩個(gè)物塊可能的運(yùn)動(dòng)情況.

        8 用于判定桿上的彈力情況

        如圖8所示,兩個(gè)物體A、B中間用一個(gè)不計(jì)質(zhì)量的輕桿相連.A、B質(zhì)量分別為mA、mB,與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)分別為μA、μB.A、B兩物體一起在斜面上加速下滑,關(guān)于桿對(duì)A、B的作用力,下列說(shuō)法正確的是( ).

        圖8

        A.若μA>μB,mA=mB,則桿對(duì)A有沿斜面向上的拉力

        B.若μA>μB,mA=mB,則桿對(duì)A有沿斜面向下的推力

        C.若μA=μB,mA>mB,則桿對(duì)B有沿斜面向下的拉力

        D.若μA=μB,mA>mB,則桿對(duì)B沒(méi)有作用力

        解析假設(shè)桿無(wú)彈力,根據(jù)牛頓第二定律分別求解出A和B的加速度,比較大小,然后判斷AB的相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì),再判斷AB間彈力的方向.答案為:BD.

        運(yùn)用假設(shè)法解題的思路在于先假設(shè)一個(gè)參數(shù)、一個(gè)運(yùn)動(dòng)狀態(tài),而后運(yùn)用所學(xué)逆行逆向推理,看推理的結(jié)果是否和物體的實(shí)際情境一致,若一致表明假設(shè)成立,反之假設(shè)不成立.為使學(xué)生更好的掌握運(yùn)用假設(shè)法解題的技巧,應(yīng)注重組織學(xué)生多進(jìn)行訓(xùn)練,使其不斷的積累假設(shè)經(jīng)驗(yàn),把握假設(shè)法的應(yīng)用細(xì)節(jié).

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