〔摘 要〕 假设法在动力学中的应用,突出假设法这种物理学方法在解题中的一般规律,总结这种方法,可以加速物理中对于不确定力的确定速度。
〔关键词〕 假设法 静摩擦力
假设法主张把思维的触角尽量向各个方向延伸,大胆地做出多种可能的猜测和假设,这样就易于找到入口,突破难点,许多时候还能有效地提高解题速度,并对结果做出检验。如对物体进行受力分析时,有些力存在与否很难确定,用假设推理法可以迅速解决。
例1.如图l所示,一个劈形物体M,各面均光滑,放在固定的斜面上,上表面水平,在水平面上放一光滑小球m,劈形物体从静止开始释放,则小球在碰到斜面前的运动轨迹是( )
A、平行于斜面向下的直线
B、竖直向下的直线
C、抛物线
D、无规则的曲线
解析:假设小球在碰到斜面前的运动轨迹不是竖直向下的直线,而是平行于斜面向下的直线,或是抛物线,或是无规则的曲线,那么小球除刚开始速度为零外,在运动过程中不但在竖直方向速速也有变化,而且在水平方向速度也有变化,若小球在水平方向速度有变化,则小球在水平方向必受到外力作用,因为该球是光滑球,劈形物体的上表面也是光滑的,劈形物体的上表面对球无水平方向的摩擦力,所以小球在水平方向无外力作用,(找不到对小球施水平力的物体)原来的假设不成立。答案:B
规律小结:根据题意从某一假设着手,然后根据物理规律得出结果,再跟原来的条件或者原来的物理过程对照比较,从而确定正确的结果。
例2.如图2所示,火车车厢中有一个倾角为30°的斜面,当火车以10 m/s2的加速度沿水平方向向左运动时,斜面上质量为m的物体A保持与车厢相对静止,求物体所受到的静摩擦力。(取g=10 m/s2)
解析:方法一:m受到三个力的作用、重力mg、弹力FN、摩擦力Ff。Ff的方向难以确定,我们先假设这个力不存在,那么如图3所示mg和FN只能在水平方向上产生mgtanθ的合力,此合力只能产生gtanθ的加速度,小于题目中给定的加速度,故斜面对m的静摩擦力沿斜面向下。
方法二:假定m所受的静摩擦力沿斜面向上,将加速度a正交分解,沿斜面方向根据牛顿第二定律有mgsin30°-Ff=masin30°。解得Ff=5(1-■)m,为负值,说明Ff的方向与假定的方向相反,应是沿斜面向下 。
规律小结:在分析物理现象时,常常出现某力是否存在,不能一下子就直观的判断时,往往用假设法分析可以迅速得到正确的答案,用假设法分析受力常有以下两种方法:方法一:假定此力不存在,根据物体的受力情况分析物体将发生怎样的运动,然后再确定此力应在什么方向,物体才会产生题目给定的运动状态。方法二:假定此力存在,并假定沿某一方向,用运动规律进行分析运算,若运算结果是正值,说明此力存在并与假定方向相同;若计算结果为负值,说明此力也确实存在。
假设法是研究物理学、解决物理问题常用的方法之一。学会假设法和运用假设法处理物理问题,对于培养学生的探索、研究能力,解决实际问题,都将产生很大的作用。在物理学的研究中,常用的假设有几种类型:①探索性假设,即在探索和发现未知自然现象和规律时,科学家常常提出某种假设,根据其假设进行推理、论证和演算得出结论;②研究假设,在研究已知现象和规律时,引入假设,从而研究其各量的关系及规律;③判断性假设,这是针对某些现象和规律进行是非判断时,常提出某种假设,根据假设进行必要的推理、排除,得出结论;④解析问题假设,这是解决具体物理问题时,根据可能出现的几种情况进行假设,再根据假设去进行分析、解决间题。总之,在物理学研究和学习中,探索未知、研究已知、判断是非真伪,解决多可能性习题时,常采用假设的方法。
作者单位:陕西省西北工业大学启迪中学
论文作者:漆锦
论文发表刊物:《教育研究·教研版》2016年4月
论文发表时间:2016/5/26
标签:斜面论文; 方向论文; 小球论文; 静摩擦力论文; 规律论文; 水平论文; 物体论文; 《教育研究·教研版》2016年4月论文;