物理试题的“多变”、“多解”之举例

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  1一题“多变”
  “一题多变”是指多角度、多方位对题目进行变化,引出一系列与本题相关的问题,达到灵活应用与题目相关知识的目的.
  例1用如图1所示滑轮组提升重400 N的重物G,使之匀速上升2 m.拉绳子的力F为250 N.问提升重物的过程中做的有用功是多少?机械效率为多少?(不计摩擦和绳重)
  解析W有用=Gh=400 N×2 m=800 J;
  η=W有用W总=GnF=400 N2×250 N=80%.
  变题1在例1中,若物体上升时间为10 s,其他条件都不变,问绳子自由端的速度為多少?拉力功率是多大?
  解析绳子自由端移动距离
  s=2h=2×2 m=4 m;
  绳子自由端速度v自由=st=4 m10 s=0.4 m/s;
  拉力功率P=Wt=250 N×4 m10 s=100 W.
  变题2在例1中,若滑轮组提升的重物是500 N,问此时绳子自由端拉力还是250 N吗?若不是,此时拉力是多大?此时机械效率为多少,从中你能发现什么?
  解析由题可求动滑轮重力F=G G动2,
  代入数据得250 N=400 N G动2,
  所以G动=100 N.
  此时自由端拉力F′=500 N 100 N2=300 N.
  机械效率η′=W有用′W总′=G’nF’=500 N2×300 N=83.3%.
  可以看出,同一个滑轮组当提升的物体越重,机械效率越高.
  变题3在例1中,若将原来的滑轮组改变为图2的形式,滑轮的重力和重物匀速上升的高度不变,此时绳子自由端拉力是多大?提升重物的过程中做的有用功是多少?机械效率为多少?(不计摩擦和绳重)
  解析在图1中,提起物体的绳子股数n=2,在图2中,提起物体的绳子股数n=3.
  由“变题2的解析”知G动=100 N.
  此时绳子自由端拉力
  F’=400 N 100 N3=500 N3=167 N.
  正因为提起物体的绳子股数变多了,提起相同重物,拉力变小了.
  W有用′= Gh=400 N×2 m=800 J;
  η’=W有用′W总′=GnF’=400 N3×500 N/3=80%.
  可以看出,滑轮组的机械效率与提起物体的绳子股数无关.
  由此可见,练题不在多而在于精.教师要挑选有代表性的题目,采用一题多变的方法来教学,使学生分析问题、解决问题的能力得到培养与提高.
  2一题“多解”
  “一题多解”可以指一道习题有多个不同的“解答”(答案);也可以指用两种或两种以上的方法解答某一习题.
  例2如图3是某电饭锅的原理图.当S1、S2都闭合时电饭锅的总功率为1100 W; 当S1闭合、S2断开时电饭锅的总功率为22 W.已知R1=44 Ω,求S1闭合、S2断开时R2上消耗的电功率.
  解析当S1闭合、S2断开时电饭锅的总功率为22 W,
  根据P=U2R总可知R总=(220 V)222 W=2200 Ω,
  所以R2=2200 Ω-44 Ω=2156 Ω.
  解法一因为 R1R2=44 Ω2156 Ω=149;
  又因为R1,R2是串联,所以 U1U2=R1R2,
  所以R2上消耗的电功率为
  P=U22R2=(4950×220 V)22156 Ω=21.56 W.
  解法二因为I=UR=220 V2200 Ω=0.1 A,
  所以R1上消耗的电功率为
  P1=I2R1=(0.1 A)2×44 Ω=0.44 W.
  所以R2上消耗的电功率为
  P=22 W-0.44 W=21.56 W.
  解法三因为I=UR=220 V2200 Ω=0.1A,
  又因为R1,R2是串联,所以U1U2=R1R2=149,
  所以R2上消耗的电功率为
  P=U2I=(4950×220 V)×0.1 A=21.56 W.
  解法四因为I=UR=220 V2200 Ω=0.1 A,
  所以R2上消耗的电功率为
  P=I2R2=(0.1 A)2 ×2156 Ω=21.56 W.
  解法五因为R1,R2是串联,
  所以P1P2=R1R2=149,
  所以,R2上消耗的电功率为P=4950×22 W=21.56 W.
  可见:用不同的方法解同一题目,可以起到互相检验的作用,还可以发现哪种方法更简洁,从而可以提高解题的速度和正确率.
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