李 軍 楊繼承
(寧鄉(xiāng)一中 湖南 長沙 410600) (寧鄉(xiāng)縣實驗中學 湖南 長沙 410600)
在高中物理教學中,有一道常見練習:在真空中有兩個等量同種電荷,相距為L,中點為O,則從O點開始,沿兩電荷中垂線向外,電場強度的變化為
A.一直減少 B.一直增加
C.先增加后減少 D.無法判斷
在引導學生進行判斷時,一般采用特殊位置分析法.兩電荷在O點分別產(chǎn)生的電場大小相等,方向相反,合場強為零.而在無窮遠處,兩電荷產(chǎn)生的電場趨近于零,所以合場強亦為零,而中垂線上其他位置由場強疊加可知,合場強不為零,由此推斷答案為選項C.答案有了,但總覺意猶未盡,場強先增后減,則一定有一個極大值,此極大值為多少?在何位置?拜讀了貴刊2010年第9期《兩等量同號點電荷中垂線上場強的極大點》的文章,獲益匪淺,但覺此法計算較為繁雜,不宜向高中生介紹.本文另辟蹊徑,利用高中生熟悉的基本不等式求解其最大值.
圖1
如圖1,設兩等量正電荷,電荷量為Q,相距為L.中垂線上某點與電荷連線方向(水平方向)夾角為α,則
令y=sinαcos2α,求E最大值,即求y最大值.為利用基本不等式,將此式變形為
無獨有偶,在力學中亦有一道類似選擇題.如圖2,輕繩一端固定于O,另一端與質量為m小球相連,將小球由水平位置靜止釋放,不計阻力,則小球下降至最低點過程中重力功率的變化為
A.一直減少 B.一直增大
C.先增后減 D.無法判斷
圖2
由特殊位置分析法不難得出,此答案為選項C.然則最大值為多少?通過深入分析,亦可由上述不等式求出.
如圖3,繩長為L,設某時刻繩與水平方向夾角為α,小球速度為v,由機械能守恒可得
圖3
由此可見,掌握一種解題方法,可起到觸類旁通,舉一反三之效.上課用此種方法求最值時,學生亦個個興趣盎然,效果很好.由此給我們啟示,在平時的習題教學中,可適當對題目進行延深拓展,甚至追根究底.雖然要耽誤一些時間,但是在這一過程中復習、鞏固了一些相關的基礎知識,培養(yǎng)鍛煉了學生的思維能力.更重要的是,將一些模糊的、似是而非的結論探究得清楚明白,會進一步增強學生學習的自信心和科學探索的欲望,對其進步成長大有裨益.