功與能經(jīng)典易錯(cuò)題辨析

潘學(xué)升

(江蘇省高淳高級(jí)中學(xué)，江蘇　高淳　211300)

功與能經(jīng)典易錯(cuò)題辨析

潘學(xué)升

(江蘇省高淳高級(jí)中學(xué)，江蘇高淳211300)

摘要：本文以具體的功與能試題為例，分析與歸納學(xué)生在解題中的典型失誤之處及原因，提出了有針對(duì)性的教學(xué)策略.

關(guān)鍵詞：功與能；易錯(cuò)題；辨析

功與能是高中物理中重要的知識(shí)點(diǎn)，是高中物理的基礎(chǔ)，也是每年高考必考內(nèi)容.然而學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)常出現(xiàn)對(duì)此內(nèi)容中出現(xiàn)的概念和規(guī)律的理解不到位、對(duì)物體運(yùn)動(dòng)過程分析、受力分析不夠準(zhǔn)確等現(xiàn)象，在各類考試中丟分嚴(yán)重.有鑒于此，筆者總結(jié)了學(xué)生在該知識(shí)點(diǎn)中常出錯(cuò)的題目,并加以分析.

1對(duì)物體的受力分析不到位

圖1

例1：如圖1所示，質(zhì)量為m的物塊與轉(zhuǎn)臺(tái)之間能出現(xiàn)的最大靜摩擦力為物塊重力的k倍，它與轉(zhuǎn)軸相距R，物體隨轉(zhuǎn)臺(tái)由靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到一定值時(shí)，物塊開始在轉(zhuǎn)臺(tái)上滑動(dòng)，在物塊由靜止到開始滑動(dòng)前的這一過程中，轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)物塊做的功為().

A.0B.小于0.5kmgR

C.等于0.5kmgRD.大于0.5kmgR

錯(cuò)解：有學(xué)生認(rèn)為物塊在剛開始滑動(dòng)時(shí)最大靜摩擦力全部提供向心力，C選項(xiàng)正確.

2對(duì)物理概念的理解不到位

圖2

例2：如圖2所示，水平傳送帶以2m/s的速度運(yùn)行，兩端水平距離l=8m，把一質(zhì)量m=2kg的物塊輕輕放到傳送帶的A端，物塊在傳送帶的帶動(dòng)下向右運(yùn)動(dòng)，若物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1，則把這個(gè)物塊從A端傳送到B端的過程中，不計(jì)物塊的大小，g取10m/s2，求摩擦力對(duì)物塊做功的平均功率.

3對(duì)題目中隱含條件的挖掘不到位

例3(2012年上海)：位于水平面上的物體在水平恒力F1作用下，做速度為v1的勻速運(yùn)動(dòng)；若作用力變?yōu)樾泵嫔系暮懔2，物體做速度為v2的勻速運(yùn)動(dòng)，且F1與F2功率相同.則可能有().

圖3

A．

F

2

=

F

1

，

v

1

>

v

2

B

．

F

2

=

F

1

，

v

1

<

v

2

C．F2>F1，v1>v2D．F2

錯(cuò)解：有學(xué)生利用F1v1=F2v2cosα分析，直覺地認(rèn)為B、C、D選項(xiàng)都正確.

4對(duì)物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)不到位

圖4

例4：一質(zhì)量為m的小球，用長為l的輕繩懸掛于O點(diǎn)，小球在水平拉力F的作用下，從平衡位置P點(diǎn)緩慢地移動(dòng)到Q點(diǎn)，如圖4所示，則力F做的功為().

A．mglcosθB．Flsinθ

C．mgl(1-cosθ)D．Fl

錯(cuò)解：有學(xué)生錯(cuò)誤地認(rèn)為拉力F為恒力，利用恒力做功求解，選了B.

5對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)過程的分析不到位

圖5

例5：如圖5所示，光滑斜軌和光滑圓軌相連，固定在同一豎直面內(nèi)，圓軌的半徑為R，一個(gè)小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，從離水平面高h(yuǎn)處由靜止自由下滑，由斜軌進(jìn)入圓軌.問：為了使小球在圓軌內(nèi)運(yùn)動(dòng)的過程中始終不脫離圓軌，求h的取值范圍？

錯(cuò)解：有學(xué)生對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)過程的分析不全面，容易少一種可能情況

例6：冰壺比賽是在水平冰面上進(jìn)行的體育項(xiàng)目，比賽場(chǎng)地情況如圖6．比賽時(shí)運(yùn)動(dòng)員在投擲線AB處讓冰壺以v0=2m/s的初速度向圓壘圓心O點(diǎn)滑出，已知圓壘圓心O到AB線的距離為30m，冰壺與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1=0.008(g取10m/s2)．問：

圖6

(1)如果在圓壘圓心O有對(duì)方的冰壺，則能否將對(duì)方冰壺撞開?請(qǐng)通過計(jì)算說明理由．

(2)如果在圓壘圓心O有對(duì)方的冰壺，為了確保將對(duì)方冰壺撞開，運(yùn)動(dòng)員可以用毛刷擦冰壺運(yùn)行前方的冰面，使冰壺與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)減小，若用毛刷擦冰面后動(dòng)摩擦因數(shù)減少至μ2=0.004，則運(yùn)動(dòng)員用毛刷擦冰面的長度應(yīng)大于多少米?

錯(cuò)解：不少學(xué)生在解第2問中用牛頓運(yùn)動(dòng)定律，雖然答案是一樣的，但在這種情境中是不能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的.

分析：有學(xué)生認(rèn)為冰壺先在動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1的冰面上運(yùn)動(dòng)，后在動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2的冰面上運(yùn)動(dòng).但在實(shí)際比賽中運(yùn)動(dòng)員是根據(jù)需要交替擦冰面，而沒有先后之分.那么此時(shí)加速度的變化時(shí)非常復(fù)雜的，利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律很難求解.但利用動(dòng)能定理無需考慮這個(gè)問題，因動(dòng)能定理只需考慮初、末狀態(tài)以及過程中合力做功，解題過程如下：

6小結(jié)

在解決與功能相關(guān)問題時(shí)，我們可以先對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和受力分析，了解物體在運(yùn)動(dòng)過程中滿足的物理規(guī)律，在分析過程中我們應(yīng)關(guān)注運(yùn)動(dòng)過程的銜接點(diǎn)和對(duì)隱含條件的挖掘，避免出現(xiàn)漏解或錯(cuò)解.