一道题设条件不自洽的问题原因追踪

来源 :中学物理·高中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jefdskvsaklfdsf
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  现在网上习题资源非常丰富,笔者的同事在一次出给学生的“适应性训练试题”中,直接从网上下载了一道关于机车以恒定功率启动的题目,内容如下:
  一质量为500 t的机车,以恒定功率375 kW由静止出发,经过5 min速度达到最大值54 km/h,设机车所受阻力f恒定不变,取g=10 m/s2,试求:(1)机车受到的阻力f的大小.(2)机车在这5 min内行驶的路程.
  这道题给出的参考答案是:
  (1)已知P额=375 kW=3.75×105 W,vmax=54 km/h=15 m/s,根据P额=F·vmax时,得f=F,机车受到的阻力
  f=P额vmax=3.75×10515 N=2.5×104 N.
  (2)机车在这5 min内,牵引力为变力,做正功,阻力做负功,重力、弹力不做功.牵引力做的功为WF=P额t,根据动能定理有s=P额t-12mv2maxf,代入数值,解得s=2250 m.
  然而我在在改试卷时候,发现部分学生的第二问的解答是这样:(2)机车的加速度a=Fm=2.5×1045×105=0.05 m/s2,
  5分钟的位移
  s=12at2=12×0.05×3002=2250 m,
  或者另外解法,机车在5分钟做匀加速直线运动,
  s=·t=0 vmax2·t=2250 m.
  显然,第二问有问题,就是机车在5分钟内不是做匀加速运动,由P额=F·v,当功率一定时,v增大时,牵引力减小,由a=F-fm,加速度也应该随时间减小.所以机车应该做加速度越来越小的变加速运动.但是学生的错误解法居然和标准答案一样!考试下来有学生问我原因,有些学生甚至坚持自己的方法没有问题,我从v-t图象定性的说明了实际运动位移应和匀加速位移是有差别的,如图1.
  显然,此题给的数据应该有问题,经过查找文献,我发现汽车保持功率不变的加速过程中,其经历的时间是速度的函数,这个函数可以通过求解微分方程得到.
  F-f=ma,F=Pv,a=dvdt,
  即Pv-f=mdvdt,
  利用初始条件当t=0,v=0,
  t=-mvf-mPf2ln(P-fv) mPf2lnP,
  通过数值计算可知,当速度等于v=14.9 m/s(理论上是无限接近于15 m/s)时,时间t=1483 s (将近25分钟),而本题设置的5分钟(300 s),显然不符合物理运动规律!用t=1483 s代入题(2)问的正确计算方法中计算得到s=19995 m,的确是比2250 m大.但是对于高中学生来说,时间与速度的函数并不要求掌握,只需知道机车在功率不变的条件下是做加速度越来越小的加速运动,而不是匀加速运动,建议题目可将时间由5分钟修改为10分钟比较合理.
  高中阶段,出题的人一般只设置计算特殊条件下,比如求平衡时的物理量.而对于题设条件是否自洽则重视不够,为了计算方便而随意设置条件,明显缺乏严谨与科学性.有时既会使学生陷入误区,也会使老师感到困惑,所以出此类问题时一定要注意题中的速度与时间的函数关系,做到题设条件自洽.
其他文献
初中科学课程是一门具有方法论性质的学科,在长期发展中所形成的科学方法,可以帮助学生形成科学思想,建立良好的情感态度和价值观,并引导学生逐步认识科学的本质,从而提高科学素养.科学方法既是科学知识发展的手段,又是科学知识发展的产物,科学方法教育的重要性,正如李峤所言“解落三秋叶,能开二月花”,风之无形,却有它独特的威力.而科学方法蕴涵于科学知识中,既似无形胜似有形,因此在科学的课堂中,如何巧妙地渗透科
长期以来,由于对“新”定位过高,有人对中小学生创新持怀疑态度.张宪魁教授就认为这里的“新”在两个层面上体现它的意义:一是“前无古人的”层面,亦即首创性的事物谓之新.其参照系为人类历史,因而这种“新”只有极少数人可以企及;二是“概率不大的”层面,就是在特定群体中是鲜见的,同样具有“新”意.可见,在前一个层面上,学生特别是中小学生可及者确实不多.但在后一层面上,尤以具体的学生群体为参照时,情形却不然.
1试题  这是一道有趣的高中物理运动学奥赛题:如图1 所示, 有一只狐狸以不变速度v1沿着直线AB逃跑, 一猎犬以不变的速率v2追击, 其运动方向始终对准狐狸.某时刻狐狸在F处,猎犬在D处, FB⊥L ,设v2 > v1问猎犬追上狐狸还需多长时间?  2高中一般解法  把这个追击过程按时间等分成很多个小段,每小段的时间间隔为Δt,设某时刻,猎犬运动到了E点,狐狸运动到了H点,此时猎犬的速度方向应该
俗话说:“编筐编篓,重在收口;描龙绘凤,重在点睛.”在课堂教学中,“收口”和“点睛”便是课堂教学的结尾.布局合理、结构完美的课堂,不仅要有引人入胜、扣人心弦的的开头,还要有画龙点睛、精美收口的结尾,给学生以启迪和无穷的回味,激起学生对下一次教学的渴望.笔者通过教学实践对物理课堂教学结尾应遵循的基本原则和艺术技巧进行了总结,仅供一线教师参考。  1课堂教学结尾的基本原则  1.1目的性原则  一堂好
例题如图1所示,滑块A置于水平面上与动滑轮相连,一根轻绳绕过两滑轮后固定在C点,动滑轮下方的轻绳水平,当以速度v拉绳头时,滑块A沿水平面向右运动,求当轻绳BD与水平面夹角为α时,则物体A运动的速度是多大?  分析该题属于牵引类问题,由于题目中细绳与动滑轮有夹角,因此要正确找出速度之间的关系并不容易.  解法一运动的合成与分解  根据牵引类问题的特点,任何时刻绳BD段上各点沿绳的速度均与绳头速度v相
在我国初中物理教学中,“画图法”的主要含义是指在教学内容中以一种图形或者画面作为首要方式.这种画图法的教学方式,主要便于学生能够简单明了的接受和主动学习物理知识.同时画图法不仅仅展现着世上所有事物的迹象或是内涵的特色,引起学生的思维逻辑的创新,还可以使学生容易理解掌握物理知识要点,使物理教学进程的教学决策快速的发展.并且画图法还可以使复杂的物理知识转化为具体化、形象化,将杂乱无章的零碎知识点进行统
计算机应用基础(3年制,提高版)●教材特色本教材在编写过程中试图从以下几个方面进行创新:●按模块分册本书包括基础模块和三个选修模块,基础模块主要内容包括计算机基础知识、中文
《物理教师》期刊在2014年第5期刊载的《吹尽黄沙始见金》(以下简称“原文”)一文,对一道物理试题进行了深入分析,拜读原文,收获颇丰.笔者在平时教学过程中也遇到过这道题,说来惭愧,并没有能够将物体在折斜面上运动的时间表达式(t折=2hg·1sinβ·[1-sinα-sinβsinα  sinαsin(α-β)sinαsin(θ-β) sinβsin(α-θ)].如图1,式中的α、β、θ分别表示AB
在高中物理教学阶段,学生普遍认为物理学习是非常困难的.从教师方面来说教学也存在着一定的困难,这也导致部分学生出现谈物理色变的情况.要想改变目前的这种状况,就要从根本上找出出现问题的原因.学生从初中开始就接触物理知识,但是刚开始步入高中,初高中物理教学出现了衔接方面的问题,这样就导致学生的学习出现了困难,因此在教学的过程中需要物理教师有效地解决这一问题,找出衔接出现问题的原因,并采取有效的方式方法来