假設(shè)法在高中物理解題中的應(yīng)用探究

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)萬變，迅速的找到解題思路，高效解題.

1 用于計算圓周運動問題

在一可繞中心點O水平轉(zhuǎn)動的圓盤上放置一可視為質(zhì)點，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，鐵塊和圓盤間的動摩擦因數(shù)為μ，如圖1所示，鐵塊和圓盤一起勻速轉(zhuǎn)動時，其和O點的距離為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摩擦力相等，則圓盤轉(zhuǎn)動的角速度ω的大小范圍是( ).

圖1

解析圓盤轉(zhuǎn)動的過程中，因鐵塊受到的摩擦力方向未知，因此需要對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 用于求解傳動帶問題

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

圖2

A.在B點的速度和v的大小關(guān)系不確定

B.開始運動的加速度為g(sinθ-μcosθ)，若L足夠大，則以后一定以速度v勻速運動

C.若μ≥tanθ，則從A到B糧袋一定一直做加速運動

D.無論μ如何，從A到B糧袋一直做勻加速運動，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)系未知且糧袋在運動的過程中和傳送帶速度v的關(guān)系也未知，因此需要進(jìn)行假設(shè).A項正確.

3 用于分析動態(tài)電路問題

如圖3所示電路中，電源內(nèi)阻不能忽略，將開關(guān)S閉合后發(fā)現(xiàn)燈L1和燈L2均能正常發(fā)光，后來發(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)問題

圖4

A.若其射入電場時的速度相等，則熒光屏上出現(xiàn)3個亮點

B.若其射入電場時的動量相等，則熒光屏上出現(xiàn)3個亮點

C.若其射入電場時的動能相等，則熒光屏上出現(xiàn)3個亮點

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

解析解答該題可先認(rèn)真觀察給出的選項，運用所學(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項正確.

5 用于滑塊木板模型中的臨界問題分析

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板的左端開始向右滑動.已知地面是光滑的，而C與A、B之間的動摩擦因數(shù)皆為μ=0.10．求最后A、B、C各以多大的速度做勻速運動.取重力加速度g=10m/s2.

圖5

解析本題的難點在于判斷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 用于判定圓周運動中的臨界問題

如圖6所示，一個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°，一條長為L的繩(質(zhì)量不計)，一端固定在圓錐體的頂點O處，另一端拴著一個質(zhì)量為m的小物體(可看成質(zhì)點)，物體以速率v繞圓錐體的軸線在水平面內(nèi)做勻速圓周運動．

圖6

(1)當(dāng)小物體剛要離開圓錐面時速度v0的大小；

解析小物體剛要離開錐面時，錐面對物體的支持力為零，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，一足夠長的輕質(zhì)綢帶跨過斜面的頂端鋪放在斜面的兩側(cè)，綢帶與斜面間無摩擦.現(xiàn)將質(zhì)量分別為M、m(M>m)的小物塊同時輕放在斜面兩側(cè)的綢帶上.兩物塊與綢帶間的動摩擦因數(shù)相等，且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等.在α角取不同值的情況下，下列說法正確( ).

圖7

A．兩物塊所受摩擦力的大小總是相等

B．兩物塊不可能同時相對綢帶靜止

C．M可能相對綢帶發(fā)生滑動

D．m不可能相對斜面向上滑動

解析對物體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物塊可能的運動情況.

8 用于判定桿上的彈力情況

如圖8所示，兩個物體A、B中間用一個不計質(zhì)量的輕桿相連.A、B質(zhì)量分別為mA、mB，與斜面間的動摩擦因數(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A、B的作用力，下列說法正確的是( ).

圖8

A．若μA>μB，mA=mB，則桿對A有沿斜面向上的拉力

B．若μA>μB，mA=mB，則桿對A有沿斜面向下的推力

C．若μA=μB，mA>mB，則桿對B有沿斜面向下的拉力

D．若μA=μB，mA>mB，則桿對B沒有作用力

解析假設(shè)桿無彈力，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的相對運動趨勢，再判斷AB間彈力的方向.答案為：BD.

運用假設(shè)法解題的思路在于先假設(shè)一個參數(shù)、一個運動狀態(tài)，而后運用所學(xué)逆行逆向推理，看推理的結(jié)果是否和物體的實際情境一致，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，把握假設(shè)法的應(yīng)用細(xì)節(jié).