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简答题 高中物理
2021-03-22

案例:
下面是某老师布置的一道习题和某位同学的解答过程。
 
问题:
(1)请指出学生解题中的错误,并分析错误产生的可能原因。(4分)
(2)给出该习题的正确解答。(6分)
(3)针对该同学解题过程中存在的问题,设计一个教学片段,帮助学生解决此类问题。(10分)

参考答案

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答案解析

(1)解题中的错误:学生对机械能守恒的分析错误及计算错误。可能原因:学生对机械能守恒定律的适用条件理解不到位,计算功底差。
(2)正确解答:
设A球运动到最低点速度为vA,因为A、B两球通过轻杆连接,具有相同的角速度,所以B球运动到最低点速度为vB=2vA。
 
(3)教学片段:
师:机械能守恒的条件是什么呢?
生:当系统内只有重力或弹力做功时,物体的机械能保持不变。
师:这位同学对学过的知识的记忆很牢固,那么我们根据这个守恒条件来分析A球在下落过程中是否满足机械能守恒呢?
生:A球在下落过程中受到重力和轻杆对它的弹力,弹力不做功,因此只有重力做功,所以机械能守恒。
师:这位同学对A球的受力分析很正确,那么,你是如何判断弹力不做功的呢?
生(思考):可能弹力的方向始终和A球运动的方向垂直,所以弹力不做功。
师:如果确实如此,即弹力始终与A球的运动方向垂直,那么弹力就不会影响A球速度的大小。我们是不是可以得出结论:轻杆对A、B两球不做功,轻杆对两球运动的快慢没有影响。我们现在分别考虑A、B两球在长为的轻杆下由水平位置开始运动到竖直位置,谁最先到最低点?
生:因为A球的高度低,所以A球最先到最低点。
师:这位同学分析得很有道理。那么我们这道题中,两球显然是同时到最低点的,根据我们刚才的分析,轻杆对小球的运动没有影响,这就产生了矛盾。说明我们刚才的分析有误,因此说明了轻杆影响了两个小球的运动,大家说说轻杆对两小球都做什么功呢?
生(思考):轻杆阻碍了A球的运动,对A球做负功;推动了曰球的运动,对B球做正功。
师:大家说得很有道理,那么A球的机械能守恒吗?
生:不守恒,但是把A、B两球作为系统,弹力就属于内力,满足系统内只有重力或弹力做功,因此这个系统机械能是守恒的。
师:非常好,接下来大家按照这个思路进行计算。大家一定要细心,在计算过程中不要出错,保证正确率,特别是遇到开方计算时,要注意开方的准确性。

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