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高中物理还可这样学

2021-12-22李小敏

数理化解题研究 2021年36期
关键词:砝码拉力小车

李小敏

(福建省上杭县第一中学 364200)

一、学会物理的表达方法

有人以为只有语文、英语科目才是语言学科,其实,每个学科都有自己的语言,每个学科都是语言学科,只有掌握了这个学科的语言,才能在这门学科里进行交流.物理有文字、图象、公式表达三种,文字表达便于理解,公式表达简明,图象表达直观.三者能互相转化.如公式:ΔS=aT2,ΔS表示连续相等时间内的位移的差,a是表示加速度,T是表示时间间隔.能画出示意图,运用运动学的基本公式证明出来.物理很强调会看图象哟,如s-t图,V-t图,E-x图 ,Ø-X图,P出-R图.图象方面就要关注看轴、看线段、看斜率、看交点、看面积,明白轴、斜率、点、面积表示的物理意义.还要会变化,实现图与图、图与式、图与物的转化变通.如图1是研究电源的输出功率随外电阻变化的规律图,用式子表达为P出=(E/(R+r))2R,当外电阻等于内电阻时,电源的输出功率最大,等于E2/4r.输出功率相等的两个外电阻与内电阻的关系为R1R2=r2

二、学物理重在理解

在探究牛顿第二定律的实验中,如图2就要理解为什么要做平衡摩擦力的工作,因为做了平衡摩擦力的工作,重力、支持力、摩擦力的合力为零了,这时小车挂上绳子,绳子的拉力就成了合外力.本来求四个力的合力变成了求一个力的合力,实现化繁为简了.那么问题又来了,又得思考怎样测出拉力的大小?这时候注意连接体顾两头,分别标a用牛二来理解这个问题.

对塑料桶:mg-T=ma,对小车:T=Ma

联立有a=mg/(M+m),则T=Ma=Mmg/(M+m)

当M远大于m,则T=mg,这样拉力就可以用沙子及桶的重来代替了.

当然若有力传感器直接测出拉力,则不必要满足此条件.

例1 某实验小组设计如图3所示实验装置“探究加速度与力的关系”.已知小车的质量M,砝码盘的质量m0,打点计时器使用的交流电频率f=50Hz.

(1)探究方案的实验步骤

A.按图3安装好实验装置;

B.调节长木板的倾角,轻推小车后,使小车能沿长木板向下做匀速运动;

C.取下细绳和砝码盘,记录砝码盘中砝码的质量m;

D.将小车紧靠打点计时器,接通电源后放开小车,得到一条点迹清晰的纸带,由纸带求得小车的加速度a;

E.重新挂上细绳和砝码盘,改变砝码盘中砝码的质量m,重复多次步骤B~D,得到多组m、a.

这种方案是如何来测定小车受到的合外力的?这方法就创新了,不理解的同学会同上例混为一谈.其实,取下细绳和砝码盘后,小车做加速运动,它受的合外力大小等于砝码盘、砝码的重力大小了.

例2研究性学习小组的同学欲探究小车质量不变时其加速度与力的关系,该小组在实验室设计了一套如图4所示的装置,图中A为小车,B为打点计时器,C为力传感器(测绳子的拉力),P为小桶(内有砂子),M是一端带有定滑轮的水平放足够长的木板,不计绳子与滑轮间的摩擦.

(1)要顺利完成该实验,除图中实验仪器和低压交流电源(含导线)外,还需要的实验仪器是____(填“刻度尺”、“天平”或“秒表”).答案:刻度尺.

(2)平衡摩擦力后再按上述方案做实验,是否要求小桶和砂子的总质量远小于小车的质量?____(填“是”或“否”).答案:否.

这题又不同了,直接用力传感器测出了拉力的大小.通过这三个题目的设计,让学生体会实验原理是实验的核心,同时教会学生具体问题要具体分析.

三、打比方玩功能关系

在教学功能关系时,我用老公老婆的对应关系来讲述功能关系,把做功比作老公,把能量变化比作老婆在笑声中牢记功能关系.

再用实例来巩固一下:

例3 一个质量为m的物体以a=2g的加速度竖直向上加速运动,则在此物体上升h的过程中,物体的( ).

A.重力势能增加了2mghB.动能增加了2mgh

C.机械能保持不变 D.机械能增加了mgh

四、用打油诗玩一下

在学习电动机,我编段打油诗,

电动机,要小心.欧姆律,不适用.

除非它,被卡住.守恒律,来使用.

在学习变压器,也来段打油诗,

变压器,好仪器.对直流,无作用.

对交流,大可为.能变压,能变流.

不会变,是二率.(注二率是指功率、频率)

例4 (多选)如图5所示,定值电阻R1=20Ω,电动机绕线电阻R2=10Ω,当开关S断开时,电流表的示数是I1=0.5A,当开关S闭合后,电动机转动起来,电路两端的电压不变,则电流表的示数I和电路水泵的电功率P应是( ).

A.I=1.5A B.I<1.5A C.P=15W D.P<15W

答案:BD

五、巧记弹性碰撞碰后速度

弹性碰撞满足两式即动量是守恒的,动能不变:

m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′

由以上二式可得:

弹性碰撞后的速度为:

师生反映这个公式很难记,这里来讲一下记忆方法.其实这个公式结构是很有特点的,角标也非常有特点,分式中分母两个质量相加,分子是两项相加即质量差与速度相乘加上两倍质量与速度相乘,你会发现,写1的碰后速度,等号右边角标为1的质量字母m1写在前,速度字母v1也写在前,写2的碰后速度,等号右边角标为2的质量字母m2写在前,速度字母v2也写在前,巧记的口诀是:亲人先写,底下加,上面减,减1个,来2个.如写v1′=,亲人先写是指写质量,m1先写,速度v1先写;底下加是指质量m1+m2,上面减指m1-m2,减1个来2个是指前一项m1-m2,减了1个m2,后面一项+2m2,当然,二式结构完全一样,只要把角标换一下就可以,写得出其中一式,另一式也一定写得出.学生学了这个方法想忘记都很难了.

六、学物理重在整体把握

学习物理,要有整体观,如鲁科版必修一讲的内容就一句话:力是改变物体运动状态的原因.鲁科版必修二讲功能关系时,讲的内容就一句话:功是能量转化的量度.鲁科版选修3-5,讲动量与冲量一句话:合外力的冲量引起动量的变化.只要电场或磁场就抓三点:产生、描述、作用.对于电路八个字:看源、识路、算阻、求流.看源就是找电源、电动势怎么算,识路就是找内电路、外电路,外电路是串联还并联画等效电路,是不是纯电阻电路,算阻就是求总电阻,求流就是求出电流,进一步求各部分的电功、电功率.

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