对一道计算题的思考和拓展

来源 :学校教育研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jia343212539
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  弹簧与物体连接作为研究对象是动力学中的典型模型。通过多体多过程运动,综合考查动力学观点,能量观点和动量观点的灵活运用,以及临界条件的挖掘。本文拟通过对一道典型题的剖析,加强对命题思想和方向的理解,通过拓展,加强学生物理问题的发散性思维的训练和培养。
  (一)原题
  质量为m的钢板与直立轻弹簧的上端连接,弹簧下端固定在地面上,钢板处于平衡状态。一质量也为m的物块甲从钢板正上方距离为h的A处自由落下,打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动,但不粘连,它们一起向下运动x0后到达最低点B;若物块乙质量为2m,仍从A处自由落下,则物块乙与钢板一起向下运动到B点时,仍具有向下的速度,求此时速度的大小vB(已知重力加速度为g)。
  (二)分析与解答
  本题考查的运动类型有自由落体运动、碰撞和涉及弹簧的变加速运动,综合应用动力学观点,能量观点和动量观点解决弹簧类问题。
  (三)综合评价
  本题属于涉及弹簧类的竖直方向碰撞问题,是常见的物理模型。命题特色是前后两次碰撞的位置相同,弹簧压缩量相同,则弹性势能的增量相同。三个层次分明,难度不是很大,但区分度很好,一般的学生只得由自由落体运动的分值,中等学生可知道碰撞属于完全非弹性碰撞,而尖子生还抓住两次碰撞弹簧压缩量相同,弹性势能的增量相同,圆满拿下本题。本题较好地區分了学生的学习能力和物理思维品质。
  (四)拓展题
  若物体甲与钢板恰不分离,求物体乙向上运动到最高点时与B点的距离。(已知弹簧劲度系数为 )
  (五)拓展说明和解答
  由于物体打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动,但不粘连,它们一起向下运动到达最低点后,反弹向上运动,如果分离,在何处分离,分离后那物体还能上升多高呢?这就涉及到分离的临界条件分析,对学生的学习能力和物理思维品质要求更高。由于弹簧两端与外界连接
  ,可以处于拉伸状态,但由于碰后物体与钢板不粘连,则分离的临界条件是弹簧处于原长时,两者加速度相同为g,之后钢板被弹簧牵制往下拉,则其加速度大于g,所以与物块分离。物体甲与钢板恰不分离,说明弹簧恢复到原长时,它们的速度恰好为零。物块乙则做竖直上抛运动.
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