一道平抛问题的多解分析

来源 :中学物理·高中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:doboho
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  平抛受斜面限制题型是平抛类问题的典型题型.它分为顺抛和对抛两种情况.本文针对顺抛情况中的求离斜面距离最远问题展开多解的讨论.旨在帮助学生巩固基础,提升能力,也谈到在平时教学中怎样有效利用“一题多解”的一点想法.希望与同行们进行交流,相互借鉴.
  例题 如图1所示,一名跳台滑雪运动员经过一段加速滑行后,从O点以初速度v0水平抛出落到斜坡A点,已知O点是斜坡起点,斜坡与水平面夹角是θ,不计空气阻力,重力加速度[JP3]为g.求:运动员从O点飞出到A点过程中离斜坡的最远距离H.
  分析 从O点飞出后,当速度方向与斜坡平行时,离斜坡距离最远.设平抛运动到B点时,离斜坡距离最远,如图2所示.以O为原点,水平和竖直方向建立直角坐标系,由平抛知识及几何关系可知:
  小结 解直角三角形是高中物理常用的数学手段,所求距离与图中其它距离的几何关系,是解题关键.
  解法二 由平抛运动的推论:速度的反向延长线交于水平位移的中点.如图3所示,做B点速度的反向延长线,与x轴交于E点.则有
  小结 虽然也是借助解直角三角形,但切入角度不同,将问题转化后再进行研究.
  解法三 如图4所示,将平抛运动的加速度沿斜坡方向和垂直于斜坡两个方向进行分解.沿斜坡方向是初速度为v0cosθ,加速度为gsinθ的匀加速直线运动;垂直斜坡方向是初速度为v0sinθ,加速度为gcosθ的匀减速直线运动.离斜坡距离由垂直斜坡方向分运动决定,即该方向分运动减速到零时,距离最远.
  小结 利用导数知识求出B点坐标,利用点到直线距离公式转化成数学问题.
  以上五种解法,有各自的优点和独到之处,但都借助了数学手段,如平面几何、解析几何、导数.教师应在教学过程中根据学生的层次和基础差异进行分类讲解,适当加以拓展.还应向学生说明,一题多解的目的是为了伸展思考空间,强化思维深度,锻炼知识应用的熟练程度,使处理问题的手段更加丰富.如果处理不当,会使原本就不太牢固的思维体系更加混乱,还不如一题一解.
  一题多解并不是目的,目的是为了让学生在应试中,能用最适合自己、最容易想到、运用的最熟练的方法解题,在有限的时间内拿到更多分数.
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