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解答习题应注意正确分析物理过程的完整性

作者:GL18 来源:白菜网站大全十八中 发布时间:2003-12-24 点击数:
解答习题应注意正确分析物理过程的完整性
 
刘宗良
 
(娄底师专物理系  湖南 娄底  417000)

    正确分析物理过程的完整性,是解答习题的关键。一些学生由于考虑不全面,往往会忽视题中给出的物理过程的完整性,或以偏概全,或只考虑过程的前段而忽视后段,或只考虑过程的一种可能性而忽视其他的可能性,或以静态结果代替动态变化过程,从而导致解答不全甚至错误.上述问题也存在于一些正式出版的文献之中.因此很有必要对一些典型习题,指出其易出现的错误解法,分析产生错误的根源,引导学生进行全面正确的分析,这
对于培养学生的分析思维能力和解答问题的能力,具有十分重要的意义。
下面举几个例子加以说明。


题1.(1984年武汉大学,厦门大学招考研究生试题)天平左盘上下分别用细绳正悬和倒悬着两根相互相吸引着的条形磁铁M1和M2,右盘置砝码使正好平衡(图1),设左盘下方细绳突然断掉,M2被吸向M1,在此过程中天平倾斜的方向应是
A.向左倾斜  B.向右倾斜  C.保持平衡  D.取决于M2的运动速度  E.取决于M2和M1的距离
文献[1]给出的解答为C正确。
若分别以M1和M2为隔离体,则可知道
上方绳子的拉力为        T1=M1g+f
下方绳子的拉力为        T2=f-M2g
左盘受到上下绳子的拉力的合力为T=T1-T2=(M1g+f)-(f-M2g)=M1g+M2g
T大小与右盘砝码的重量相等.当左盘下方的细绳断掉以后,M2被吸向M1,则相当于左盘上方绳子直接挂了M1和M2两个物体,绳子的拉力T1=M1g+M2g,此力仍与右盘砝码的重量相等,因此天平仍然保持平衡。
    笔者认为,由于下方绳子断掉的瞬间,M2的瞬时速度为零,既然M2飞向M1,则M2必有向上的加速度,因而M1对M2的引力f大于M2的重量M2g,根据牛顿第三定律,M2对M1的引力大小等于f,此时,上方绳子受到的拉力T >M1g+M2g,此T的大小即为左盘受到的拉力,大于右盘砝码的重量。因而天平应向左倾斜。(当然,在M2飞向M1的过程中,f和 T的大小都会变化,这里不赘述)


题2.在一个单摆装置中,摆动物体是一只装着沙子的漏斗.当摆开始摆动时,让沙从漏斗中连续不断地漏出,问在摆动过程中,单摆的周期是否会发生变化?
文献[2]给出的解答为:
根据单摆周期T=2π√l/g,若沙从漏斗中漏出,质量减少,并不影响它的周期.但沙从漏斗中漏出,使漏斗质量减少的同时,还会使它的重心逐渐下降。在本例中,单摆的摆长并不是摆线的长度,而是悬挂点至物体重心的距离,因此在不断漏沙的过程中,实际摆长不断增大,因而单摆的周期也不断增大。
    笔者认为,文献[2] 的解答是不完整的,编者犯了只考虑物理过程的前段而忽视后段的错误诚然,开始漏沙时,漏斗的重心逐渐降低而实际摆长不断增大,但当重心降至某一位置后,随着沙的漏出,又会使漏斗的重心升高(最终回到无沙时漏斗的重心位置)而使实际摆长不断减小.因此正确答案应是单摆周期先增大后减小。


题3.我们称量体重时,总是站在体重秤上不动再读数的。现在,你可以在体重秤上做实验,先蹲在秤上不动,然后突然站起来,看看秤的读数有什么变化?再突然蹲下,看看秤的读数又有什么变化?你能解释这些现象吗?
文献[3]给出的解答为:突然站起来,秤的示数会增大,因为人的上半身向上加速,产生
超重现象;突然蹲下,秤的示数会减小,因为上半身加速下降,产生失重现象。
    笔者认为,文献[3]的解答也是不完整的,编者犯了与文献[2]的同样的错误,只考
虑了物理过程的前段而忽视了后段。
    事实上,人蹲在秤上不动,秤的示数等于体重。突然站起来,首先人的重心加速上升,产生超重现象,示数大于体重;上升过程将要停止时,人的重心减速上升,加速度方向向下,产生失重现象,示数小于体重;上升过程停止时,示数等于体重.再突然蹲下,首先人的重心加速下降,产生失重现象,示数小于体重;下蹲过程将要停止时,人的重心减速下降,加速度方向向上,产生超重现象,示数大于体重;下蹲过程停止时,示数又等于体重。


题4.一列简谐横波沿x轴传播,在t1=0和t2=0.005s时的波
形图分别如图2中的实线和虚线所示,设周期大于(t2-t1),求波速[4].
学生往往由于考虑不全面,易给出如下解答。
由图2看出,波长λ=8m。
因为                    T>(t2-t1)t2-t1=0.005s
所以                    1/4T=0.005s
                        T=0.02s
                        v=(λ/T)=400m/s
显然,这样解答的学生习惯地认为波沿x轴正向传播而忽视了波沿x轴负向传播的可能性。
正确解答为:
若波沿x轴正向传播,解答见上。
若波沿x轴负向传播,则
                        3/4T=0.005s
                        T=(0.02/3)s
                        v=(λ/T)=1200m/s
    题1、2、3、4都是典型习题,在前面笔者指出的问题,正是学生易犯的毛病。通过一些典型习题,抛砖引玉,引导学生进行全面分析,使学生养成全面完整分析物理过程的习惯,对学生正确解答习题是必要的,对提高物理教学质量也是十分必要的。
 

参 考 文 献
1  刘永安,骆宏梯,王楚云.普通物理典型试题分析。
   长沙:湖南科学技术出版社,1987:21~23
2  华东师范大学物理系普通物理教研组.普通物理学思考题题解。
   上海:上海科学技术文献出版社,1982:63
3  人民教育出版社物理室.中等师范学校物理学第一册(试用本)教学参考书。
   北京:人民教育出版社,1995.12.第二版.180〖ZK)〗
4  朱孟德,同步拓展奥林匹克(二合一)高一物理.
   能门书局出版.2000.7.第一版.320

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