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动态平衡问题的进阶学习

2018-08-06

物理之友 2018年7期
关键词:方向思维

(安徽省滁州中学,安徽 滁州 239000)

动态平衡问题根据变化量的多少,由易到难,分为三个进阶层次,前一层次为后一层次学习做好充分的知识、思维、方法、能力的铺垫。层次的划分减小了思维的跨度,形成了合理的能力台阶和平台,力求符合中学生的思维习惯。通过进阶分层设计习题的难度和灵活度,以提升学生科学思维能力,培养理论探究和逻辑推理能力,最终达到提升核心素养的目的。

1 进阶一

三个力中一个力大小、方向确定;第二个力方向确定,大小不定;第三个力大小、方向均不确定。

图1

例题1:质量为m的物体用轻绳AB悬挂于天花板上。用水平向左的力F缓慢拉动绳的中点O,如图1所示。用T表示绳OA段拉力的大小,在O点向左移动的过程中( )。

A.F逐渐变大,T逐渐变大

B.F逐渐变大,T逐渐变小

C.F逐渐变小,T逐渐变大

D.F逐渐变小,T逐渐变小

解析:选择O点为研究对象,在OB绳的拉力(大小为物体重力G)、OA绳的拉力T、外力F作用下处于动态平衡,受力如图2所示。构建动态矢量三角形(如图3),每条边的长度和箭头代表力的大小和方向,OB绳的拉力的大小和方向保持不变,动态源θ角逐渐增大,可见外力F和OA段拉力T逐渐增大。通过计算可得F=Gtanθ,T=G/cosθ。A选项正确。

图2

图3

评析:构建动态三角形,化静态思维为动态思维,将定性分析和定量分析相结合。凸显以不变应万变的思维方法,分析哪些物理量不变,哪些物理量改变,明确动态源,构建变量之间的因果关系和逻辑线索,以不变的物理量作为切入点,构建动态矢量三角形。……

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