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1、2022年高一物理 一道易錯題的辨析
題目:如果在表演“水流星”節(jié)目時,栓杯子的繩長為,其最大承受力是杯子和杯內(nèi)水的重量的8倍,要使繩子不斷裂,節(jié)目表演成功,杯子通過最高點時速度的取值范圍為多少?
錯解:因為“水流星”在豎直平面內(nèi)做圓周運動。取杯子和杯內(nèi)水為一個整體進(jìn)行研究。設(shè)杯子和杯內(nèi)的水的總質(zhì)量為。
在杯子通過最高點時:對杯子和杯內(nèi)的水進(jìn)行受力分析(如圖所示)(繩子的拉力和杯子和杯內(nèi)水的重力的合力提供向心力)設(shè)在最高點的速度為
L
O
又
∴ ①
又 ②
由①②式可以解得
所以杯子通過最高點時速度的取值范
2、圍是
錯因分析:錯解的主要原因是學(xué)生沒有認(rèn)真思考繩子是在最低點還是在最高點容易斷裂。
在最高點 ,即
在最低點 ,即
很明顯所以繩子最容易在最低點斷裂。
正解:杯子在最低點時,進(jìn)行受力分析如圖。設(shè)杯子在最低點時的瞬時速度為,杯子和杯內(nèi)的水的總質(zhì)量為
∴
又
∴
即 ③
又 ④
∴由③④式可以解得
⑤
在杯子的整個運動過程中,只有重力做功(繩子的拉力的方向始終與運動的方向垂直,所以不做功,空氣阻力忽略不計),機械能守恒。
設(shè)杯子在最高點時的瞬時速度為
∴ ⑥
由⑤⑥式可以解得
又要使杯子和杯內(nèi)的水能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動,在最高點時,必須滿足至少杯子和杯內(nèi)的水的重力全部用來提供向心力。
即
∴
綜上所述
從這道題目,我們可以看出,在高中階段,很多學(xué)生對物理學(xué)習(xí)感到很困惑。因為物理知識前后聯(lián)系非常的密切,只要其中的一個知識環(huán)節(jié)沒有跟上就導(dǎo)致一個題目無從下手或者只純粹的用一個方面的知識來解答而導(dǎo)致解答錯誤。因此,同學(xué)們在學(xué)習(xí)物理時,一定要在自己的腦海中形成一個知識網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),在看到一個題目后要能夠馬上反映出這個題目的意圖是什么。這樣你才能夠游刃有余。