高中物理競賽典型例題精講——摩擦係數線性增加斜面下滑時間

2020-12-05 物理競賽指導

05-01-06_摩擦係數線性增加斜面下滑時間

本期高中物理競賽試題,我們共同來研究一個類簡諧運動的實例,這個例題不論從題目還是從運動過程上來說,都很難直接通過題意聯想到這個題目考察的是簡諧振動,這樣的題目,一方面是考察同學們在解題過程中的隨機應變能力,在得到相關的方程的提示情況下,能不能及時發現考慮到題目的考察重點,另一方面,該類題目也考察了同學們對於常見運動過程的深入研究儲備,可以這樣說,這類題目,只要原來有所涉獵,在再次見到這樣類似的題目時,就能夠立刻反映出來類似題目的考察重點,這就需要同學們在競賽考試前要有非常深厚的積累,相信這些簡單的經驗會幫助同學們在解決複雜困難題目時,給出一點兒幫助和提示。

本期題目就是一個典型的不折不扣的考察同學們隨機應變的題目,當然了,對於小編而言,在小編讀完題目後,小編就知道這個題目考察簡諧振動,因為小編有解題經驗,那對於沒有類似解題經驗的同學,這個題目從運動的過程上,也會給同學們一點兒解題提示的,當然了,這就需要同學們的悟性了,正所謂物理,悟理也。

試題預覽

物體從與水平面成 θ 角的斜面的上端開始下滑,物體與斜面的動摩擦因數 μ 隨著其到斜面上端的距離的增大按 μ=bL 的規律變化,其中 b 為常數,物體未到達斜面的底部就停下來了,試求物體從開始運動到停下來所經歷的時間 t 。

解題步驟

方法分析

從上面的解題方法不難看出,這個題目與前面幾期內容中的簡諧振動的證明題目解題方法完全相同,然而,對於很多同學而言,卻不會有小編這樣的解題經驗,更不會按照小編這樣的思路直接入手解題的。那就需要同學們在開始解題前對於這樣的一個運動有一點兒自己的想法,這裡其實是有點兒技巧的,首先在說明技巧的時候,先要站在出題老師的角度上說一下,對於任何一個高中悟理競賽試題而言,每一個題目都必定可以通過高中物理的知識解決出來,這點是毋庸置疑的,當然了,這就有一個漏洞可以鑽了,就像本期這樣的一個題目,同學們讀完題目後,一定能夠從腦海中還原出物體從斜面下落的過程,首先在高出時,由於運動速度滿,滑動摩擦力小,物體肯定是做加速運動的,而到了後面,由於滑動摩擦力越來越大,最終將會超過重力的沿斜面下滑分力,這就將使得物體開始減速,並最終停下來。從上面的分析過程不難看出,是一個先加速後減速,並且加速度不確定的運動,再結合高中已經學習過的運動,滿足這樣條件的只有簡諧振動了。

當然了,後面在已知簡諧振動的情況下,計算時間的過程其實可以忽略不計了,其過程相信同學們都會,小編在這裡就不再多說了,但是這裡需要給同學們提醒一下的就是,雖然一開始要同學們對於運動有一個基本的假設,這樣做的目的是找到解題思路,而不是直接得到答案,在寫解題過程的時候,首先還是要通過原來證明簡諧振動的過程來說明此過程是簡諧振動後,才能名正言順的使用相關的結論進行時間的求解。

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