对一道广为流传的习题答案的商榷
2013-02-22田阳阳
物理教师 2013年5期
田阳阳
(仪征市第二中学,江苏 扬州 211400)
在高中物理牛顿运动定律这一章中,普遍流行着这样一道习题.
图1
题目.如图1所示,重球系于易断的线DC下端,重球下再系一根同样的线BA,下面说法中正确的是
(A)在线的A端慢慢增加拉力,结果CD线被拉断.
(B)在线的A端慢慢增加拉力,结果AB线被拉断.
(C)在线的A端突然猛力一拉,结果AB线被拉断.
(D)在线的A端突然猛力一拉,结果CD线被拉断.
笔者翻阅了多种教辅资料并借助网络平台查阅了该题的相关信息,发现给出的参考答案都为(A)、(C).
参考解析:在线的A端慢慢增加拉力,使得重球有足够的时间发生向下的微小位移,以至拉力TDC逐渐增大,这个过程进行得如此缓慢可以认为重球始终处于受力平衡状态,即TDC=TBA+mg,随着TBA增大,TDC也增大,且总是上端细线先达到极限程度,故CD线被拉断,选项(A)正确.若在A端突然猛力一拉,因为重球质量很大,惯性很大,在力作用的很短时间内,重球向下的位移极小,以至于上端细线未来得及发生相应的伸长,TBA已先达到极限强度,故AB线先断,选项(C)也正确.
笔者对选项(C)有不同的见解,认为选项(C)值得商榷.现分析如下.
设重球的质量为m,细线的弹性系数为k,以DC线处于原长时的下端点C为坐标原点O,竖直向下为正方向建立x轴,t时刻作用于A端的拉力为f(t),重球的位移为x,DC线的伸长量为x1,BA线的伸长量为x2(如图2所示);则x=x1.
对重球由牛顿第二定律得
图2
图3
图4