建立习题模型,善用二次推论

(整期优先)网络出版时间:2012-04-14
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建立习题模型,善用二次推论

高晓燕

———物理习题教学探讨

高晓燕

(潍坊中学,山东潍坊261041)

学生解答物理习题的过程,就是深化理解基础知识,发展认知结构,熟练运用知识及培养技能的过程。笔者从事高三物理教学多年,尝试引导学生“建立”习题模型,“善用”二次推论,积累了一些经验,初步取得了一定的效果。

一、学生做物理习题的四个阶段

1.被动接受阶段———学生看老师做习题或参考教辅书上的例题。这个过程,学生的思维是被动的,学习效果不佳。

2.机械模仿阶段———学生模仿例题,可以自行解决知识点单一、与例题高度类似的简单题目。

3.建立模型阶段———学生通过对典型习题的分析、总结,建立习题模型,即把典型习题作为模板,在以后的习题中作为参考。这个过程,学生的思维是积极主动的,通过横向与纵向的联系,把知识点进行归纳、总结与拓展,形成一些可以推广的二次推论。

4.熟练运用阶段———学生在解答习题时,辨别习题的考点,提取储存的模型,采用对应的方法或结论进行正确解答。

二、模型的建立和使用

(一)运动学中模型的建立

1.追及问题

在笔直的公路上,一汽车以20m/s的速度行驶,发现前方有一静止的卡车时,立即刹车,加速度为3m/s2。与此同时卡车开始启动,做加速度为2m/s2的加速运动,假设整个过程两车没有相撞,则何时两车相距最近?

分析:当后车速度大于前车速度时,两车距离越来越近,下一时刻总比这一时刻近,因为后车减速、前车加速,当后车速度小于前车速度时两车的距离又会越来越远,所以当两车速度相等时,相距最近。

该题在必修1运动学中属于简单的追及问题。我们把它分析透之后作为模型为以后的学习做准备。

2.迁移问题

质量分别为1kg和3kg的A、B位于光滑水平面上,现使滑块A以4m/s的速度向右运动,与左侧有轻弹簧的滑块B发生碰撞,求二者发生碰撞的过程中,弹簧的最大弹性势能。

该题两滑块虽然做的不是匀变速运动,但是仍然可以运用追及模型来处理,套用“二次推论”减速追加速的物体,速度相等时距离最近,即弹簧有最大弹性势能。

(二)力学中模型的建立

1.连接体问题

有一直角支架AOB,AO水平放置,表面粗糙,OB竖直向下,表面光滑。AO上套有小环P,OB上套有小环Q,两环质量均为m,两环间由一根质量可以忽略不计的、不可伸长的细绳相连,并在某一位置平衡。如图所示,现将P环向左移一小段距离,两环再次达到平衡,那么将移动后的平衡状态和原来的平衡状态比较,AO杆对P环的支持力FN和细绳上的拉力F的变化情况是(B)

A.FN不变,F变大B.FN不变,F变小

C.FN变大,F变大D.FN变大,F变小

该题为必修1力学中的经典问题,涉及的考点有动态平衡、连接体,处理方法是先整体不考虑内力,判断出FN不变,后选取Q由平衡方程判断F变小。这个“先整体后部分”的解题方法可作为模型。

2.弹簧问题

竖直放置的轻质弹簧下端固定,上端放置一小球,系统可在竖直方向上做简谐运动,小球刚好不脱离弹簧时即为最高点,此时,速度为零,加速度为g,方向竖直向下。由简谐运动的对称性可知,小球振到最低点时的加速度大小也为g,方向竖直向上。该结论可作为模型应用推广。

三、平抛中二次推论的使用

推论1.做平抛运动的物体在任意时刻、任意位置处的速度方向与位移方向并不相同,设其末速度方向与水平方向的夹角为θ,位移与水平方向的夹角为Φ,则tanθ=2tanΦ及VyV0=2yx。

推论2.做平抛运动的物体任意时刻的瞬时速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点。

在电学中的应用:水平放置的两块平行金属板长L=5cm,两板间距d=1cm,两板间电压为90V,且上板为正,一电子沿水平方向以速度v0=2×107m/s,从两板中间射入,如图所示,求:

(1)电子偏离金属板时的侧向位移是多少?

(2)电子飞出电场时的速度是多少?

(3)电子离开电场后,打到屏上的P点,若s=10cm,求OP的高度y1。