汪有珍
摘要:在高中物理教學(xué)中運(yùn)用動(dòng)量守恒定律進(jìn)行解題是教學(xué)過(guò)程中的重要知識(shí)點(diǎn),也是高考中的重難點(diǎn)知識(shí),但基于動(dòng)量守恒定律在應(yīng)用過(guò)程中具有多變性特征,學(xué)生掌握情況良莠不齊。通過(guò)調(diào)查可知,大部分學(xué)生表示運(yùn)用動(dòng)量守恒定律進(jìn)行解題常出現(xiàn)幾種類型的問(wèn)題,包括對(duì)對(duì)相互作用動(dòng)量速度的分析、對(duì)物理過(guò)程的分析等等。本文將以人教版高中物理(高三物理)為例,對(duì)動(dòng)量守恒解題中常見(jiàn)易錯(cuò)點(diǎn)進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞:高中物理;動(dòng)量守恒定律;相互作用;易錯(cuò)點(diǎn)
中圖分類號(hào):G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1672-1578(2016)05-0221-02
高中物理教學(xué)區(qū)別于其他學(xué)科教學(xué),通過(guò)對(duì)理論知識(shí)教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生解決實(shí)踐生活中的問(wèn)題,高效的物理教學(xué),對(duì)培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、問(wèn)題分析與解決能力有著重要作用。在物理教學(xué)中"動(dòng)量守恒定律"教學(xué)是重要知識(shí)點(diǎn),也是教學(xué)難點(diǎn),針對(duì)目前高中物理教學(xué)中運(yùn)用動(dòng)量守恒定律進(jìn)行解題常常出現(xiàn)的解題錯(cuò)誤的現(xiàn)狀來(lái)看,教師要采取積極應(yīng)對(duì)措施,通過(guò)總結(jié)與引導(dǎo),提高學(xué)生對(duì)該類型解題的準(zhǔn)確率,并將動(dòng)量守恒定律充分應(yīng)用于實(shí)踐生活中。
本文以人教版高中物理(高三物理)為例,總結(jié)運(yùn)用動(dòng)量守恒定律進(jìn)行解題常見(jiàn)的易錯(cuò)點(diǎn),為學(xué)生增強(qiáng)該類型解題準(zhǔn)確性提供參考。
1.動(dòng)量守恒中的速度問(wèn)題分析
通過(guò)對(duì)下圖1中進(jìn)行分析,當(dāng)質(zhì)量為M的小車,在速度為V0的情況下,通過(guò)光滑水平地面,小車上站立一人,其質(zhì)量表示為m,此時(shí),當(dāng)此人以相對(duì)小車速度反方向跳出,則小車速度應(yīng)當(dāng)是多少?
錯(cuò)解分析:假設(shè)小車向前行進(jìn)的方向是正方向,則人跳車產(chǎn)生的速度為v,人對(duì)地產(chǎn)生的速度表示為(-u+V0),則根據(jù)動(dòng)量守恒定量,形成的解應(yīng)當(dāng)表示為v-Mv0+muM。
之所以形成錯(cuò)解的成因主要是由于動(dòng)量守恒條件當(dāng)中,動(dòng)量本應(yīng)當(dāng)屬于前后相互的動(dòng)量,因此,速度就需要用相互作用前后產(chǎn)生的瞬時(shí)速度,基于上述內(nèi)容中所示,人跳車之后所產(chǎn)生的速度是相對(duì)跳車之前形成的,這種理解是錯(cuò)誤的,因?yàn)?,小車的速度作用已?jīng)發(fā)生了改變。
正解分析:通過(guò)選擇地面作為參照,則小車所產(chǎn)生的行進(jìn)方向就應(yīng)當(dāng)是正方向,結(jié)合定律內(nèi)容,則應(yīng)當(dāng)有(M+m)v0-Mv-m(u-v),由此,可以獲得解為:v-v0+mM+mu。
總結(jié):動(dòng)量守恒定律的條件應(yīng)當(dāng)是統(tǒng)一瞬時(shí)性,因此,在解題的過(guò)程中,對(duì)不同物體所產(chǎn)生的速度也應(yīng)當(dāng)具備這個(gè)條件,否則,就不能夠進(jìn)行運(yùn)算。
2.動(dòng)量守恒過(guò)程選擇
例如下圖2中所示,通過(guò)光滑軌道行駛著小車,其質(zhì)量設(shè)定是M2,小車下懸掛有一質(zhì)量為M1的重物,則1質(zhì)量是m的子彈射向重物,現(xiàn)子彈能夠射入到沙袋當(dāng)中,但并未射穿,且子彈與沙袋之間形擺成一個(gè)角度,若在不計(jì)算繩子重量的情況系啊,求子彈運(yùn)行的速度v0。
錯(cuò)解分析:結(jié)合動(dòng)量守恒可以獲得mv0-(M1+M2+m)v。
由于子彈射入到重物中,形成了一個(gè)夾角,夾角度為z,則通過(guò)機(jī)械能守恒定量可以得到1/2mv02-(M1+M2+m)gl(1-cosz)。
則因此產(chǎn)生的解應(yīng)當(dāng)是:v0-2((M1+M2+m)gl(1-cosz))m
分析:學(xué)生在解題的過(guò)程中并未仔細(xì)分析此問(wèn)題提出的過(guò)程,而是認(rèn)為這是一道子彈射入重物的問(wèn)題,之后,使用機(jī)械能守恒定量對(duì)問(wèn)題進(jìn)行求解。但是本體側(cè)重考察的是小車遷移中,也就是子彈射入重物產(chǎn)生擺動(dòng)并達(dá)到最高點(diǎn)位置形成的臨界狀態(tài)下,(M1+m)所產(chǎn)生的只是豎直方向上的0速度,但是水平方向當(dāng)中仍然存在較大的速度。
因此,正解應(yīng)當(dāng)是:子彈射入到重物當(dāng)中產(chǎn)生了動(dòng)量守恒,現(xiàn)在對(duì)其速度進(jìn)行假設(shè)為v',因此,結(jié)合動(dòng)量守恒可以獲得
mV0-(M1+m)v'。
因此,在重物發(fā)生擺動(dòng)的情況下,來(lái)自水平方向上形成的減速運(yùn)動(dòng),以及在M2的加速度運(yùn)動(dòng)分析過(guò)程中,當(dāng)(M1+m)與M2之間擁有相同的水平速度的情況下,則可以獲得正解:
V0-M1+mm2(M1+M2+m)gl(1-cosz)M2
總結(jié):分析物理方面的問(wèn)題,核心思路應(yīng)當(dāng)是對(duì)物理過(guò)程的選擇確定,在物理情景產(chǎn)生改變的情況下,應(yīng)當(dāng)對(duì)當(dāng)前的物理過(guò)程進(jìn)行轉(zhuǎn)換,并利用物理規(guī)律加以分析。
結(jié)束語(yǔ):
綜上所述,針對(duì)動(dòng)量守恒定律解題要對(duì)表達(dá)式中的速度進(jìn)行準(zhǔn)確判斷,其個(gè)速度必須是相對(duì)于統(tǒng)一參考系的,若不是同一參考系要將其轉(zhuǎn)換成同一參考系速度,再進(jìn)行求解計(jì)算。同時(shí),不能將物理問(wèn)題簡(jiǎn)單的看作數(shù)學(xué)問(wèn)題進(jìn)行求解,要充分考慮物理問(wèn)題中的過(guò)程化與物理問(wèn)題的能量化,切記不能"就公式而論公式",要始終遵循物理規(guī)律。旨在通過(guò)本文對(duì)用動(dòng)量守恒定律解題常見(jiàn)錯(cuò)點(diǎn)總結(jié),幫助學(xué)生進(jìn)行知識(shí)梳理,促進(jìn)學(xué)生對(duì)該部分知識(shí)點(diǎn)印象的加深,進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生綜合解決能力的提升。
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