对一道力学题的拓展分析与变式研究

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  原题 如图1所示,质量相等的长方体物块A、B叠放在光滑水平面上,两水平轻质弹簧的一端固定在竖直墙壁上,另一端分别与A、B相连接,两弹簧的原长相同,与A相连的弹簧的劲度系数小于与B相连的弹簧的劲度系数.[TP4GW134.TIF,Y#]开始时A、B处于静止状态.现对物块B施加一水平向右的拉力,使A、B一起向右移动到某一位置(A、B无相对滑动,弹簧处于弹性限度内),撤去这个力后
  A.物块A的加速度的大小与连接它的弹簧的形变量的大小成正比
  B.物块A受到的合力总大于弹簧对B的弹力
  C.物块A受到的摩擦力始终与弹簧对它的弹力方向相同
  D.物块A受到的摩擦力与弹簧对它的弹力方向有时相同,有时相反
  这是高三复习过程中遇到的一道习题,是2014年湖北八校联考题,被不少高三复习资料选为了例题或者练习题,命题人的命题立意是在题设条件下,对物块B施加一水平向右的拉力,使A、B一起向右移动到某一位置(A、B无相对滑动,弹簧处于弹性限度内),则撤去这个力后,A、B一起产生向左的加速度,故弹簧的弹力用于产生加速度了,根据力的独立作用原理,就更不会发生相对向左的滑动,故有原题解答如下:
  A、B释放后一起运动,加速度相同,则有(kA kB)x=2ma,a与x成正比,A正确;由牛顿第二定律得,物块A受到的合力为ma,当弹簧处于拉伸状态时,A受到向左的静摩擦力Ff,则B受到向右的静摩擦力,大小为Ff,物块B受到的合力为kBx-Ff=ma,B受到的弹力大于ma,即弹力大于A物体的合外力,当弹簧处于压缩状态时,B受到A向右的摩擦力Ff,物块B受到的合力为kBx Ff=ma,B受到弹簧的弹力小于A物体受到的合外力,B错误;弹簧拉伸时,B对A摩擦力向左,当弹簧压缩时,B对A摩擦力向右,始终与弹力方向相同,C正确,D错误.[LL]
  拓展分析 根据原题的立意,按照原题解答跟学生讲解,大多学生也能够接受和理解,但是,如果我们对问题进行适当的拓展分析,则可以发现题目存在以下一些问题:第一,原题只给定两根弹簧原长相同,劲度系数kA  变式研究 根据这种情况,我们顺势提出了试题的变式改编,结果学生提出了许多改编方案,收集如下:
  方案一:维持题目原来的命题立意不变,只是把“A、B无相对滑动,弹簧处于弹性限度内”这一条件改为“A、B间一直无相[JP3]对滑动,弹簧处于弹性限度内”,且放在“撤去这个力后”的后面;
  方案二:把题目中A、B物体的质量,弹簧的原长和劲度系数,拉力的大小全部赋值具体的数据,四个选项全部改为物体A、B的加速度的可能值;
  方案三:原题的全部结构不变,只把弹簧的劲度系数改为kA>kB;
  当然,还有一些其它的方案,这里不一一列举,然后让学生对这些试题改编方案进行讨论,筛选出最佳方案,结果使教学过程又进入了一个新的高潮.
  教学反思 从这道题的分析中我们可以得到这样一些启示,就是在物理问题的分析教学中,一定不能只追求试题的结果和答案,有些问题可以引导学生反过来想一下,将问题拓展开,启发学生的发散性思维,可以起到更好的教学效果,提高学生的解题技能,增强创新能力.
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