4.平拋運(yùn)動(dòng)
如圖3所示,一高度為h=0.2m的水平面在A點(diǎn)處與一傾角為
的斜面連接,一小球以v0=5m/s的速度在平面上向右運(yùn)動(dòng)。求小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到地面所需的時(shí)間(平面與斜面均光滑,取g=10m/s2).
某學(xué)生對(duì)此題的解法為:
小球沿斜面運(yùn)動(dòng),則:
,
由此可求得落地的時(shí)間t.
你同意上述解法嗎?若同意,求出所需時(shí)間;若不同意,則說明理由并求出你認(rèn)為正確的結(jié)果。
解:不同意。因小球離開A點(diǎn)后應(yīng)做平拋運(yùn)動(dòng),平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:由
得:
。
這個(gè)結(jié)果是否正確,還要看小球平拋的水平距離
與斜面的水平邊長(zhǎng)
的關(guān)系,
>
即為所求結(jié)果。
討論:假如s<
,則小球平拋后還會(huì)落到斜面,所求結(jié)果則不正確。
本題“某同學(xué)”錯(cuò)誤之處在于沒有正確分析小球離開A后的運(yùn)動(dòng)性質(zhì),把平拋運(yùn)動(dòng)誤為沿斜面的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
3.衛(wèi)星
一衛(wèi)星繞某行星做勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知行星表面的重力加速度為
,行星的質(zhì)量M與衛(wèi)星的質(zhì)量m之比M/m=81,行星的半徑R行與衛(wèi)星的半徑R衛(wèi)之比R行/R衛(wèi)=3.6, 行星與衛(wèi)星之間的距離r與行星的半徑R行之比r/R行=60。設(shè)衛(wèi)星表面的重力加速度為
,則在衛(wèi)星表面有:
。經(jīng)計(jì)算得出:衛(wèi)星表面的重力加速度為行星表面的重力加速度的
。
上述結(jié)論是否正確?若正確,列式證明;若錯(cuò)誤,求出正確的結(jié)果。
解:上述結(jié)論錯(cuò)誤,正確的是:
,
。
所以
。
從上述數(shù)據(jù)可知,行星為地球,衛(wèi)星為月球,![]()
討論:上述解法錯(cuò)誤的原因在于沒有搞清衛(wèi)星表面的重力加速度g衛(wèi)是衛(wèi)星對(duì)其表面物體的引力產(chǎn)生的加速度,故有
,其中M衛(wèi)是衛(wèi)星的質(zhì)量,R衛(wèi)是衛(wèi)星的半徑;而原式
中M是行星的質(zhì)量,r是行星與衛(wèi)星之間的距離,所求的不是g衛(wèi)而是衛(wèi)星繞行星做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度?梢,對(duì)物理量,要搞清它的物理意義,在計(jì)算中,可用下標(biāo)表明它的物理意義。
2. 運(yùn)動(dòng)學(xué)
要求摩托車由靜止開始在盡量短的時(shí)間內(nèi)走完一段直道,然后駛?cè)胍欢伟雸A形的彎道,但在彎道上行駛時(shí)車速不能太快,以免因離心作用而偏出車道.求摩托車在直道上行駛所用的最短時(shí)間.有關(guān)數(shù)據(jù)見表格.
某同學(xué)是這樣解的:要使摩托車所用時(shí)間最短,應(yīng)先由靜止加速到最大速度 V1=40 m/s,然后再減速到V2=20 m/s,
t1 =
= …; t2 =
= …; t= t1 +
t2
你認(rèn)為這位同學(xué)的解法是否合理?若合理,請(qǐng)完成計(jì)算;若不合理,請(qǐng)說明理由,并用你自己的方法算出正確結(jié)果.
分析::按照該同學(xué)的解法,
,
,
,那么,摩托車在直道上的位移為![]()
,由于大于直道長(zhǎng)度,所以非出事不可。因此是不合理的。
正確的解:解法1 公式法:根據(jù)以上原因,摩托車的最大速度應(yīng)小于40
,設(shè)為
,則摩托車在直道上運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度為
,解得
。所以
,![]()
,
。
解法2 圖象法:畫出
草圖如下:
![]()
則摩托車在直道上運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度為
,又
,
,三式聯(lián)立解得:
,
,所以
。
1. 細(xì)繩與彈簧
如圖1所示,一質(zhì)量為m的物體系于長(zhǎng)度分別為l1、12的兩根細(xì)線上,11的一端系在天花板上,與豎直方向夾角為
,l2水平拉直,物體處于平衡狀態(tài),現(xiàn)將l2剪斷,求剪斷瞬間物體的加速度。
![]()
![]()
![]()
![]()
圖1 圖2
(1) 下面是某學(xué)生對(duì)該題的一種解法:
解:設(shè)l1線上拉力為T1,12線上拉力為T2,重力為mg, 物體在三力作用下保持平衡:
T1cos
=mg,
T1sin
=T2,
所以T2=mgtan
.
剪斷線的瞬間,T2突然消失,物體即在反方向獲得加速度,因?yàn)閙gtan
=ma, 所以a=
gtan
, 方向在T2反方向。
你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎?請(qǐng)對(duì)該解法作出評(píng)價(jià)并說明理由。
(2)若將圖1中的細(xì)線l1改為長(zhǎng)度相同、質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧,如圖2所示,其他條件不變,求解的步驟與(1)完全相同,即a= gtan
,你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎?
解:(1)結(jié)果不正確。因剪斷線l2的瞬間,T2突然消失,T1也要發(fā)生變化。將重力mg加以分解,其沿l1方向的分力為
F1=mg cos
,由于此時(shí)小球速度v=0,所以T1變?yōu)椋?/p>
T1’-
mg cos
=0,即T1’=
mg cos
(上解中T1=mg /cos
),
重力沿垂直于l1方向的分力為
F2=mg sin
,則a=gsin
,方向垂直于l1。
(2)結(jié)果正確。因剪斷線l2的瞬間,T2突然消失,但彈簧l1的長(zhǎng)度不能發(fā)生突變,T1的大小和方向都不發(fā)生變化。
討論:如果三個(gè)力是抽象的力,若F1、F2、F3三力平衡,撤去F1的瞬間,物體的加速度為:a=F1/m, 其方向與F1方向相反。對(duì)于具體的力,如本例,要具體分析其變化情況。
辨析題中,通常“某同學(xué)”的解法是錯(cuò)誤的,但是,這個(gè)錯(cuò)誤不是明顯的公式或計(jì)算的錯(cuò)誤,而是似是而非,或者對(duì)物理概念及物理規(guī)律理解的錯(cuò)誤,或者對(duì)物理狀態(tài)及物理過程分析的錯(cuò)誤,符合當(dāng)前對(duì)考核多元化的要求,即不僅考查知識(shí)和技能,而且考查過程和方法。這樣的題目,有利于考查學(xué)生的理解能力和分析能力,就是對(duì)物理概念和物理規(guī)律的深入理解和及對(duì)物理狀態(tài)和物理過程的正確分析。在教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn),這些題都是學(xué)生容易出現(xiàn)錯(cuò)誤的地方,用這樣的題目對(duì)他們進(jìn)行訓(xùn)練,有利于避免類似的錯(cuò)誤。
下面通過例題說明。
辨析題通常是先出題干,象一般的物理題一樣,給出已知條件和要求的問題,與一般的物理題不同的是,然后以“某同學(xué)的解法如下”為開始,給出“某同學(xué)”對(duì)此題的解,最后問道“你認(rèn)為這個(gè)結(jié)果正確嗎?請(qǐng)對(duì)該解法作出評(píng)價(jià)并說明理由!被颉澳阃馍鲜鼋夥▎幔咳敉,求出……;若不同意,則說明理由并求出你認(rèn)為正確的結(jié)果!
420.KCl、KClO(次氯酸鉀)、KClO3(氯酸鉀)的混合物中氯元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是40.0%,則氧元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是 ( )
A.39.1% B.40.8% C.16.1% D.無法確定
419.下列哪種試劑可將NaCl、Na2CO3、(NH4)2SO4、NH4Cl四種溶液區(qū)分開 ( )
A.AgNO3溶液 B.BaCl2溶液
C.Ba(OH)2溶液 D.KOH溶液
418.加熱NH4HCO3固體,使產(chǎn)生的氣體依次通過盛有過量Na2O2的干燥管、濃H2SO4的洗氣瓶,最后得到的氣體是 ( )
A.O2 B.NH3 C.CO2 D.CO2和O2
417.下列物質(zhì)露置于空氣中質(zhì)量會(huì)減輕的是 ( )
A.NaOH固體 B.Na2CO3·10H2O
C.Na2O2粉末 D.石灰水
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