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质点沿抛物线运动的三种分析方法

2021-08-19许冬保

数理化解题研究 2021年13期
关键词:抛物线方向

许冬保

(江西省九江第一中学 332000)

一、题目呈现

A.F2的大小为10N

C.从O点运动到P点的过程中,F2对质点所做的功为5 J

二、分析方法

1.类比推理分析法

类比是一种逻辑推理或称类比推理,它是抽象思维中的一种基本形式.它是一种以比较为基础,通过联想把异常的、未知的事物(研究对象)与寻常的、熟悉的事物(类比对象)进行对比,然后依据两个或两类研究对象之间存在着的某种类似或相似的关系,从已知对象具有的某种性质推出未知对象具有相应的一种性质的方法.

综上,正确选项是C、D.

2.直角坐标系分析法

质点沿抛物线运动,属平面运动.对于质点的定量分析,可以建立不同的平面直角坐标系.以图1中坐标系进行分析.

研究x、y方向的运动情况.从O点运动到P点的过程中,质点在x方向作匀加速直线运动;在y方向做匀变速直线运动.

进一步分析可知,质点在x、y两个方向上的位移相等,有

对抛物线方程x=4y2,两边对时间求导,有

即vx=8yvy.

因此P点处质点的分速度

vy=v0,vx=2v0.

定量的结果表明:

3.旋转直角坐标系分析法

选力F2的方向为x′轴正方向,垂直x′轴的方向为y′轴正方向,建立平面直角坐标系,如图2所示.由牛顿运动定律, 在x′方向上,有

在y′ 方向上,有

由速度公式,有

在y′方向上,质点从O到P的运动时间

对xOy坐标系向左旋转45°,得到x′Oy′坐标系,该坐标系与原坐标系变换关系为

已知抛物线方程x=4y2,则有

在x′ 方向上,由位移公式,有

后面的分析方法同解法1.

三、反思评价

本文所给问题源自2020年初江西省九江市高三第……

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