巧用数学方法解“动”态平衡问题

来源 :中学物理·高中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:edison_young
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  “物体的平衡”是高考的一个重要考点,几乎每年高考都有涉及.
  单纯的“静”态平衡问题求解方法比较多,如力的合成与分解法、整体与隔离法、正交分解法等.但涉及到“动”态平衡时难度就会被加大.所以,“动”态平衡问题是一个难点.
  “矢量三角形法”是解决“动”态平衡问题的常用方法.一般情况下利用矢量三角形求解时,必须注意“2定1变”.即三个共点力中,必有一个力大小、方向均不变(一般情况下是重力 ),必有一个力方向不变,必有一个力的大小和方向均在变.另外,矢量三角形其实是由三个共点力通过“平移”得到的,这三个共点力就是封闭三角形首尾相连的三条边,有了这个三角形就可以进一步根据边长的变化判断力大小和方向的变化.但是,很多学生在做题时不能紧抓这一原则,所以不能准确确定一个三角形的“框架”,当然也就无法看到一个“动态的三角形”.
  既然作图收效甚微,那么能否运用数学方法巧妙化解这一难题呢?
  例题如图1,两根等长的绳子AB和BC吊一重物静止,两根绳子与水平方向夹角均为60°,现保持绳子AB与水平方向的夹角不变,将绳子BC逐渐缓慢地变化到沿水平方向,在这一过程中,绳子BC的拉力变化情况是
  A.增大B.先减小,后增大
  C.减小D.先增大,后减小
  分析对结点B受力分析(图2甲),保持F3不变同时平移F1、F2组成三角形(图2乙),最后根据题意要求逐渐改变F2方向(图2丙).这三个图已给出解决“动”态平衡问题的常规流程.但图2乙中的F2变化过程出现了一个“拐点”,“拐点”的出现说明F2的变化不是单调的,所以遇到这类问题时学生往往觉得很困难.
  拓展上题中的障碍如果通过数学方法却可以顺利解决.
  将图2甲中的角度稍加变化如图3,进行正交分解:
  讨论从F2表达式知:F2大小变化取决于α大小变化,题中α变化范围是60°→0,又sin(60° α)大小先从32增加至1再从1减小至32,所以F2是“先减小后增大”.
  通常通过数学方法最后得到的是一个简单函数表达式,通过讨论方程能化繁为简.其实,这种数学方法的关键还是在于判断各个力之间的角度关系.
  拓展重G的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间(图3).若挡板逆时针缓慢转到水平位置,在该过程中,斜面和挡板对小球弹力的大小F1、F2如何变化?
  分析小球受力分析如图4,设F1与x轴夹角为α(α恒定且π/2<α<0),F2变化后与x轴夹角为θ(θ从0增加到π/2),那么套用例题的结论.
  即F2=mg2·sin(α θ)(3)
  结合受力分析图,再根据(3)式中sin(α θ)实际的变化范围:从sinα增加到1,再从1减小到sin(α θ),知道F2是先变小后变大.
  综上所述,“动”态平衡问题虽然复杂,但是只要选择适当的方法,都能够迎刃而解.
其他文献
“物理难学”是不少学生的“共识”,很多的原因是学生没有养成良好的学习物理的习惯,尤其是自主学习习惯还非常欠缺其大致现状是:一是有上课认真“接受”知识的习惯,这里多数是女生,这些学生上课听的专心,想的不够,尤其是当教师提问某一位同学时,相当一部分人就等着老师给正确答案,而不是积极地去想这个问题的正确结论是什么;二是由于初中物理内容较少,要求不高,因此解答物理问题时只需对号入座即可解决,分析问题往往不
高中物理讲薄膜干涉实验时,按书上的装置来做,虽能勉强做出,但笔者认为,效果还不十分理想.(1)金属丝圈在肥皂液里蘸过以后,环上形成的液膜,要等一阵,让液膜形成楔形截面才能看到干涉条纹.在这“等”的过程中,肥皂液膜由于受风吹,操作者的喘气,酒精灯火焰的热辐射等因素的干扰,液膜蒸发快,存留时间短(几秒至十几秒钟),往往刚出现干涉条纹,液膜随之破裂,让观察者大为扫兴,又得重新蘸皂液.这样来回多次,既浪费
随着新课程改革的逐渐深入,各学科为了适应新课改的要求,逐渐将多媒体技术引入到实际的课堂教学过程中,高中物理学科也不例外.多媒体凭借其得天独厚的优势逐渐在课堂教学中广泛的应用,适应了发展素质教育的教育发展趋势,满足了发展创新教育的教育发展要求,在课堂上采用多媒体教学方式,已经成为了现代新型教学的显著特征.在高中物理课堂实际教学过程中,引入多媒体技术进行教学,多媒体教学呈现的内容丰富,表现形式生动,可
物理学不仅以它内容丰富,理论严谨,知识应用普遍广泛而处于前沿学科地位,更由于它的思想方法和研究方法精确巧妙、简洁有效而独具魅力科学方法教育是中学物理教育的重要内容,如何在物理教学过程中加以落实,以凸显其科学教育价值,本文从教学实践层面阐述如何进行基于科学方法教育的物理教学情境设计  1基于观察的教学情境设计[HTSS]  杨振宁指出:“绝大部分物理学是从现象中来的,现象是物理学的根源”然而,对物理
在学习天体运动时,我们知道地球对卫星的万有引力提供卫星围绕地球的向心力.这样同学们就接受了月球围绕地球作圆周运动的向心来源就是地球对其万有引力.但月球还受到太阳的万有引力,有的老师会解释说,因为月球离太阳太远,太阳对月球的引力和地球对月球的引力相比可以忽略不计.月球受到太阳的万有引力真比地球的万有引力小吗?请看2008年全国高考(全国Ⅰ卷)理综试卷第17 题.  已知太阳到地球与地球到月球的距离的
美好的东西都需要仪式感的.比如契约,比如喝茶,比如春节.这仪式就如同帝王的谥号一般,其实没多大用,但不可或缺,不可或缺就是看似无用的大用.rn所谓“年味儿”,约摸大多数人
物理是文化教育中的一门重要学科,物理课程作为中学的主要必修科目之一,对提高学生的逻辑思维能力、事务分析能力、立体思维能力等方面有着很大的积极作用物理学科作为理科的一种基础学科,是学习土木工程、机械制造、工程建造等专业学科的基础学科俗话说,“良好的开端是成功的一半”,因此,初中物理作为整个物理学习生涯的开端,它的重要性就更加显而易见了初中物理实验是初中物理教学的重要组成部分物理的实验教学由三种类型的
动态电路是电学中经常遇到的一种典型问题,也是近几年来高考的热点内容之一,该类题目考查了学生对闭合电路欧姆定律的理解,电路的结构分析、串并联电路的特点,还考查学生的数学分析能力和逻辑推理能力.一般的资料在对动态电路进行讨论时,往往定性的分析较多.但只是给出定性的结论会有一些不好的方面,一是会使学生误认为这些结论是无法证明的,二是不利于培养学生严密的物理思维.其实,我们完全可以列出电阻或电流的表达式,
物理是一门生活实践和理论进行结合的学科,因此教师在进行物理教学的时候,要注重生活化教学模式,提高学生物理生活知识应用能力教师在进行课堂教学中引入生活化的案例,可以让学生能够更好地理解物理知识,加强学生参与课堂学习的积极性,对于课堂教学氛围营造具有良好的作用在生活中应用物理知识,也能够锻炼能力,提高自主创新能力  1物理课堂生活化教学导入  11使用生活情境进行导入  物理知识来源于物理现象,学习物
被人们誉为世界上最美的曲线——正弦或余弦曲线,是数学三角函数中的最重要的内容之一.在中学物理中有着极其广泛的应用,诸如:力学领域的机械运动中,用来描述简谐振子运动学特征的振动图象,机械波中用来描述各个质点在某时刻所处位置的波形图;电磁学领域中,线圈在磁场中匀速转动时产生的瞬时电压、电流随时间变化而形成正弦交流电以及正弦电信号、电磁波、电谐振等等.诚然,要把握上述物理的变化规律,那么就必须掌握正、余