| 也谈解力学题中研究对象的选取 |
|
|
|
作者：佚名 文章来源：不详 点击数： 更新时间：2006-7-11 10:45:38  |
|
也谈解力学题中研究对象的选取
彭友山
（岳阳市七中 湖南 岳阳 414000）
我们在解答力学问题时，总是首先要确定研究对象，然后根据研究对象的受力情况和运动状态进行分析而解答问题.因此,研究对象的选取是解答问题的关键.笔者就在选取研究对象的整体观念方面,谈谈自己的看法.
在高中一年级，我们的老师一般都教给学生用“隔离体”法，分析物体的受力和研究物体的运动.这种方法往往能突出重点,抓住关键,使问题很快解决.所以,老师们常常着力训练学生应用“隔离体”法解题的能力，而忽视了另一个方面——以整体为研究对象.久而久之使学生形成了一种思维定势,凡是力学问题都采用“隔离体”法来分析，因而对于有些问题的解答带来麻烦或出现错误.在高三复习时有两道题,学生在解答时,总是抱住“隔离”法.
例1、如图1所示,有3个质量都为m的相同滑块,挨着放在一起置于摩擦因数为μ的水平桌面上，在水平恒力F的作用下向右加速运动，求第二个滑块所受的合力多大？
解析：对于这道题,大部分学生都是将三个滑块分别“隔离”开来,进行受力分析,如图2所示.然后对每一个滑块根据牛顿第二定律列方程,有:
F －N21 － f = ma ……①
N12 －N32 － f = ma ……②
N23－ f = ma ……③
又因N12 = N21 , N23 = N32
由方程组解得N12和N32再求得第二个滑块所受的合力为:
F2合= F/3 －mgμ .
这种方法虽然没有错,但很是烦琐,且容易出错.该题若以整体为研究对象,那么我们立即得到整体的加速度为a = (F－3mgμ)/3m = F/3m －gμ , 即每个滑块的加速度.则第二个滑块所受的合力为: F2合= am = F/3 －mgμ .显然要简捷很多,还不容易出错.如果有更多个滑块,要求其中某一个滑块所受的合力,用“隔离体”法难度会更大；而用整体法就更为快捷.
例2、如图3所示，一个密闭的玻璃容器中装满水，用细线的一端系着一个乒乓球（乒乓球的密度远小于水的密度）,另一端固定在容器底板上正中点,当容器以加速度匀加
速向右运动时,问乒乓球在玻璃容器中的位置.
解析:本题几乎所有的学生都是以乒乓球为研究对象,受力分析如图4所示.当水随容器一起向右加速运动时,乒乓球所受合力仍为零,由惯性定律,可知乒乓球相对于容器保持在原来位置.
这里由于研究对象选择不当,而 导致了解题错误.该题中由于水随着容器加速运动后,乒乓球的受力情况和运动状态不清楚,则不宜选其为研究对象.容器中的水随着容器一起向右作匀加速直线运动，这一状态是很清楚的，因此可以设想被乒乓球所占领的那部分体积被水充满，以整个容器内的水为研究对象，它向右作匀加速直线运动，那么其中代替乒乓球的那个水球也必然向右作加速运动，其受力情况如图5所示.由牛顿第二定律可知,水球所受合力(F=ma, m为该水球的质量)方向向右.由于乒乓球占居了水球的位置,乒乓球所受的合力也应为F,其向右的加速度 a 球 = F/m球 = ma/m球 . 因为m＞m球,所以a＞a球 ,即乒乓球 相对于原竖直线向右偏离,直至最终与容器以相同的加速度a向右运动为止.最后乒乓球受力情况如图6所示.
该题是先以整个水为研究对象，选取更为灵活,假设乒乓球的“替身”——水球，使容器中的水补为整体.先确定整体的运动状态，再由此确定水球的运动状态和受力情况，从而知道乒乓球的受力情况，使问题得到解决.
从以上两例看到,研究对象的选取我们不能抱住一种固定的模式,更不要使学生形成一种思维定势,应该使学生掌握多种方法,对于不同的问题采用不同的分析方法.
|
| 文章录入：bolang 责任编辑：bolang |
|
上一篇文章： 谈谈热平衡问题的两种解法
下一篇文章： 巧用电场线解释感应起电问题 |
| 【字体：小 大】【发表评论】【加入收藏】【告诉好友】【打印此文】【关闭窗口】 |
