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两类运动问题的对比分析是个物理难点(弹簧问题举例)
2012.06.04 13:00

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两类运动模式的对比分析是个物理难点,从我们北京近几年的高考物理试题原题来看,最有典型代表的就是2008年北京高考理综第24题,那道以抛物线轨迹做出来一个光滑轨道的问题。这道题可以说是把比较类的问题考察到了极致,不仅仅是运动的对比,还包括了动量大小的比较和能量分析。对比问题是个物理难点,下面笔者就以2012年东城一模的一道考察弹簧的物理题(第19题)为例,简单分析一下比较问题的出发点和注意事项。

我们先来看原题,如下:

19.如图所示,在轻弹簧的下端悬挂一个质量为m的小球A,若将小球A从弹簧;原长位置由静止释放,小球A能够下降的最大高度为h。若将小球A换为质量为2m的小球B,仍从弹簧原长位置由静止释放,则小球B下降h时的速度为(重力加速度为g,不计空气阻力。)

弹簧题目图像

解析:

题目中告知的运动模式比较简单,是小球在重力与弹力作用下的简谐振动。应该有很多学生忘了简谐振动概念,我们来复习一下。新课标课本上一般说的是“简谐运动”,简谐运动的定义是:物体所受回复力的大小与位移成正比,且方向始终指向平衡位置的运动。而机械振动,没有这样的要求,也就是所有的往复运动,好比夏天大家“扇扇子”,就是机械振动,而非简谐振动(简谐运动),因为你不能保证“回复力的大小与位移成正比”这样的前提条件。

题中“下降的最大高度”指的是位移的问题,位移是由速度决定,因此必然是速度为零。对m来说,就是不再向下运动的“下振幅”位置。

 第二种运动模式,和第一种运动模式的相同之处有哪些?首先,根据题意中的表述可知位移一样。注意,这是弹簧的问题;对于弹簧来说,伸缩量(位移量)一样表示什么呢?文章源于王尚物理博客显然,是1力的大小相同;2积累的能量也相同。

此题中处理弹簧弹性势能外,还有两种形式的能量:动能和重力势能。动能是最终要求解的,我们先放到一边去。

两者的重力势能的变化量一样吗?显然不一样,因为两者的质量不一样;后者是前者的两倍。

对第一种运动模式,列出动能定理,对第二种模式也列出动能定理。为什么要列动能定理呢?因为弹簧弹力做功一样,已经没有研究的必要了。而且单独的物体分析,往往借助于动能定理,这一点在王尚物理教研室中也多次强调。列出方程来,对比一下,代入弹力做的功相等,此题可以得结果。选项为B;

此问题难点说明

此题的难点在于,很多基础不好的学生不会对两类问题进行对比分析,找不出相等、相关的物理量,并深入分析。另外,就是基本定理、定律的选择应用不熟悉。见了题就把很多公式都写出来,反而把自己迷惑住了。这样的问题,同样出现在v-t图像对比分析的问题,题目中含有两条v-t线的。

这类问题出现在平时的作业中,比较需要深度思考,消耗脑力;于是很多学生不严格要求自己深入思考,总是留给老师讲解。这样无疑掌握的不够深入,缺乏主观意识中对比思想的锻炼,在高考的时候,遇到拦路虎,丢分严重也就不足为奇了。平时的习惯,胜于考前的冲刺。

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