2 t-1落的时间 t 是关键; 16 H (2)如果着眼点放在图 1 的 BC 阶段,涉及到的物理量会比较多,自然求解 25 H过程将会比较麻烦。
我们现在分析问题中的已知条件,为了充分利用初速度为 0 B的条件,从整体与部分的关系,将原来的视角调整到 AB 段:AB 段的位移是整个 9 1s H C 25 16 16 1 1 2过程的 H ,时间为(t-1) 。
因此,有: H g t 1 2 ,结合 H gt 25 25 2 2 图1可以求出 H125m.。
以上的思维过程始终以目标为参照物,遵循求解的最简原则,适时调整思维的着眼点,避免了思维方向的盲目性。
解题者在解题时应当经常自我发问,提出一连串与解题相关的问题,这些问题概括为:“怎样做?”“为什么这样做?”“可以用几种方法做?”“为什么错”,通过这种自我意识和自我体验思维 4监控来规范学习行为及提高解题的策略水平。
类型 2: 目标较远的问题 如果问题要求解的目标不容易实现的时候,应该将目标分解为几个子目标,分阶段来逐一实现要求解的最终目标。
在确定子目标的时候,以及在每一个子目标的求解过程中要及时进行思维监控。
【例题 2】19 97 年全国质量为 m 的钢板与直立轻弹簧的上端连接,弹簧下端固定在地上.平衡时,弹簧的压缩量为 x 0 ,如右图所示.一物块从钢板正上方距离为 3x 0 的 A 处自由落下,打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动,但不黏连.它们到达最低点后又向上运动.已知物块质量也为 m 时,它们恰能回到 O点.若物块质量为 2m ,仍从 A 处自由落下,则物块与钢板回到 O 点时,还具有向上的速度.求物块向上运动到达的最高点与 O 点的距离. 解析:目标分析:这是一道复杂的动量与能量综合题,是一道压轴题。
问题中涉及的物理过程和相关的物理量比较多,要实现问题中要求的最终目标不容易达到。
故要逐个地确定子目标。
,把它变成一个个我 思维监控:我们要把复杂的状态、整体过程进行“拆解”们熟悉的小过程、小模型,就能做到化难为易,化繁为简! 图2 目标 1:求出弹簧被钢板压缩,平衡时弹簧的弹性势能设为 E p 状态一:弹簧被钢板压缩,平衡时弹簧的压缩量为 x0,此时弹簧的弹性势能设为 E p 。
过程一:质量为 m 的物块自 A 点自由下落(此时物块可抽象为一个质点模型),下落的距离为 3x 0 , 1则获得的末速度为: mg 3x 0 = mv0 , v0 6gx0 . 2 2 过程二:物块 m 以 v 0 的末速度与钢板发生碰撞,碰撞过程时间极短(时间极短是碰撞的特点)(此过程还原为完全非弹性碰撞),于是,物块和钢板组成的系统动量守恒: mv0 2mv1 . 注意:碰撞过程中要损失一部分机械能,因为不是完全弹性碰撞! 过程三:物块和钢板以 v1 的共同速度将弹簧下压到最低点,然后从最低点“刚好”回到 O 点,即速度为零, O 点是弹簧为原长的位置,此时弹簧没有弹性势能. 这个过程中只有重力和弹力做功,物块、钢板 1和弹簧组成的系统机械能守恒,以钢板的平衡位置为势能零点,初状态的总解析能为: E p 2mv12 , 2 1末状态的总机械能为: 2mg x 0 ,由机械能守恒定律有: E p 2mv12 = 2mg x0 2 ) 目标 2:当物块的质量为 2m 时,弹簧的弹性势能与前面相等时(位置确定很重要!,应用机械能守恒来确定二者分离时的速度。
当物块的质量为 2m 时, 过程一:物块的末速度仍是 v 0 6gx0 . 过程二:动量守恒过程为 2mv0 3mv 2 , v 2 是碰撞后物块和钢板获得的共同速度. 过程三:物块和钢板以 v2 的共同速度将弹簧下压到最低点,然后从最低点回到 O 点,此时它们还具 1 1有向上的速度. 这个过程机械能守恒,有: E p 3mv 2 = 3mg x0 + 3mv3 2 2 2 2 目标 3:物块与钢板分离后,求出物块运动高度 h 状态二:回到 O 点时,物块和钢板都还有向上的速度,而钢板有弹簧拉住,物块与钢板“不黏连”,所以物块和钢板将分离. 2 v3 过程四:物块与钢板分离后(此过程还原为竖直上抛运动) 以 v3 的初速度向上做上抛运动:h , . 2g x0 综合以上各式,解得: h , h 即物块运动到达的最高点距 O 点的距离. 2 本题涉及复杂情境,给人以无从下手的感觉。
其实只要根据时间或空间顺序分清运动过程(即几个目标)以及这些过程中涉