鐘 鳴
(九江市教育科學(xué)研究所 江西 九江 3320 00 )
2013 年新課標(biāo)理綜卷第24 題,題目新穎,情境熟悉,比如,玩具車、坐標(biāo)系、橡皮筋,考查的內(nèi)容多,考查的方式很巧妙.
【題目】水平桌面上有兩個玩具車A和B,兩者用一輕質(zhì)細(xì)橡皮筋相連,在橡皮筋上有一紅色標(biāo)記R.在初始時橡皮筋處于拉直狀態(tài),A,B和R分別位于直角坐標(biāo)系中的(0,2l)、(0,-l)和(0,0)點.已知A從靜止開始沿y軸正向做加速度大小為a的勻加速運動,B平行于x軸朝x軸正向勻速運動.在兩車此后運動的過程中,標(biāo)記R在某時刻通過點(l,l).假定橡皮筋的伸長是均勻的,求B運動速度的大小.
圖1
解法1(參考答案解法):
設(shè)B車的速度大小為v.如圖1所示,標(biāo)記R在時刻t通過點K(l,l),此時A,B的位置分別為H,G.由運動學(xué)公式,H的縱坐標(biāo)yA,G的橫坐標(biāo)xB分別為
在開始運動時,R到A和B的距離之比為2∶1,即
O E∶O F=2∶1
由于橡皮筋的伸長是均勻的,在以后任一時刻R到A和B的距離之比都為2∶1.因此,在時刻t有
由于 △F GH ∽ △I GK,有
由式(3)~ (5)得
聯(lián)立式(1)、(2)、(6)、(7)得
解法2(筆者的解法):
研究R,R做勻加速直線運動
解得
研究R,R做勻速直線運動
所以
解法說明:物理解題必須強調(diào)物理思想,把物理的基本思想、基本解題方法與題目的具體情境相結(jié)合,才是解題的最高境界,才能體現(xiàn)物理學(xué)中理論聯(lián)系實際的重要意義.
(1)突出運動學(xué)的思想
本題是運動學(xué)的題目,并且是二維平面的題目.高中所學(xué)的“運動的合成與分解”“平拋運動”等,都是把“二維平面問題”分解為兩個“一維直線問題”進(jìn)行求解.降維是處理復(fù)雜問題的基本思想,所以,按照“在y方向”“在x方向”分別進(jìn)行物理計算.
(2)處理多物體的方法
本題是三個物體的相關(guān)運動,三個物體(A,R,B)通過一根輕質(zhì)細(xì)橡皮筋聯(lián)系,關(guān)系非常復(fù)雜.物理學(xué)的方法是找出兩個“兩個物體”之間的關(guān)系,而不找“三個物體”之間的復(fù)雜關(guān)系,也可以叫做“降物法”.所以,尋找“A和R”的關(guān)系,尋找“R和B”的關(guān)系,從而找到解題的捷徑.
(3)尋找物理量的關(guān)系
運動學(xué)的物理量主要有位移、速度、加速度,題目的情境中有橡皮筋的長度、三個物體A,R,B的坐標(biāo).
在y方向上,B物體不動,B與R之間的距離總是B與A之間距離的,所以,R的位移總是A的位移的,又由于A做初速度為零的勻加速直線運動,因此,R的加速度總是A的加速度的,即
在x方向上,A物體不動,A與R之間的距離總是A與B之間距離的,所以,R的位移總是B的位移的,又由于B做加速度為零的勻速直線運動,所以R的速度總是B的速度的,即
(4)使用物理公式運算
在y方向上,研究R,R做勻加速直線運動
解得
在x方向上,研究R,R做勻速直線運動
根據(jù)題意,“求B運動速度的大小”,所以
可以看出,計算過程都是物理公式,比如,勻加速公式、勻速公式,而沒有純數(shù)學(xué)的比例公式、三角形相似等幾何關(guān)系.
結(jié)語:這個題目很好,物理情境新穎,物理思想深刻,物理方法獨到,物理內(nèi)容豐富,充分體現(xiàn)了理論聯(lián)系實際的物理精髓,只是參考答案沒有充分體現(xiàn)出來而已.