功與能經典易錯題辨析

潘學升

(江蘇省高淳高級中學，江蘇　高淳　211300)

功與能經典易錯題辨析

潘學升

(江蘇省高淳高級中學，江蘇高淳211300)

摘要：本文以具體的功與能試題為例，分析與歸納學生在解題中的典型失誤之處及原因，提出了有針對性的教學策略.

關鍵詞：功與能；易錯題；辨析

功與能是高中物理中重要的知識點，是高中物理的基礎，也是每年高考必考內容.然而學生在學習時常出現對此內容中出現的概念和規律的理解不到位、對物體運動過程分析、受力分析不夠準確等現象，在各類考試中丟分嚴重.有鑒于此，筆者總結了學生在該知識點中常出錯的題目,并加以分析.

1對物體的受力分析不到位

圖1

例1：如圖1所示，質量為m的物塊與轉臺之間能出現的最大靜摩擦力為物塊重力的k倍，它與轉軸相距R，物體隨轉臺由靜止開始轉動，當轉速增加到一定值時，物塊開始在轉臺上滑動，在物塊由靜止到開始滑動前的這一過程中，轉臺對物塊做的功為().

A.0B.小于0.5kmgR

C.等于0.5kmgRD.大于0.5kmgR

錯解：有學生認為物塊在剛開始滑動時最大靜摩擦力全部提供向心力，C選項正確.

2對物理概念的理解不到位

圖2

例2：如圖2所示，水平傳送帶以2m/s的速度運行，兩端水平距離l=8m，把一質量m=2kg的物塊輕輕放到傳送帶的A端，物塊在傳送帶的帶動下向右運動，若物塊與傳送帶間的動摩擦因數μ=0.1，則把這個物塊從A端傳送到B端的過程中，不計物塊的大小，g取10m/s2，求摩擦力對物塊做功的平均功率.

3對題目中隱含條件的挖掘不到位

例3(2012年上海)：位于水平面上的物體在水平恒力F1作用下，做速度為v1的勻速運動；若作用力變為斜面上的恒力F2，物體做速度為v2的勻速運動，且F1與F2功率相同.則可能有().

圖3

A．

F

2

=

F

1

，

v

1

>

v

2

B

．

F

2

=

F

1

，

v

1

<

v

2

C．F2>F1，v1>v2D．F2

錯解：有學生利用F1v1=F2v2cosα分析，直覺地認為B、C、D選項都正確.

4對物體運動規律的認識不到位

圖4

例4：一質量為m的小球，用長為l的輕繩懸掛于O點，小球在水平拉力F的作用下，從平衡位置P點緩慢地移動到Q點，如圖4所示，則力F做的功為().

A．mglcosθB．Flsinθ

C．mgl(1-cosθ)D．Fl

錯解：有學生錯誤地認為拉力F為恒力，利用恒力做功求解，選了B.

5對物體的運動過程的分析不到位

圖5

例5：如圖5所示，光滑斜軌和光滑圓軌相連，固定在同一豎直面內，圓軌的半徑為R，一個小球(可視為質點)，從離水平面高h處由靜止自由下滑，由斜軌進入圓軌.問：為了使小球在圓軌內運動的過程中始終不脫離圓軌，求h的取值范圍？

錯解：有學生對物體的運動過程的分析不全面，容易少一種可能情況

例6：冰壺比賽是在水平冰面上進行的體育項目，比賽場地情況如圖6．比賽時運動員在投擲線AB處讓冰壺以v0=2m/s的初速度向圓壘圓心O點滑出，已知圓壘圓心O到AB線的距離為30m，冰壺與冰面間的動摩擦因數為μ1=0.008(g取10m/s2)．問：

圖6

(1)如果在圓壘圓心O有對方的冰壺，則能否將對方冰壺撞開?請通過計算說明理由．

(2)如果在圓壘圓心O有對方的冰壺，為了確保將對方冰壺撞開，運動員可以用毛刷擦冰壺運行前方的冰面，使冰壺與冰面間的動摩擦因數減小，若用毛刷擦冰面后動摩擦因數減少至μ2=0.004，則運動員用毛刷擦冰面的長度應大于多少米?

錯解：不少學生在解第2問中用牛頓運動定律，雖然答案是一樣的，但在這種情境中是不能用牛頓運動定律的.

分析：有學生認為冰壺先在動摩擦因數為μ1的冰面上運動，后在動摩擦因數為μ2的冰面上運動.但在實際比賽中運動員是根據需要交替擦冰面，而沒有先后之分.那么此時加速度的變化時非常復雜的，利用牛頓運動定律很難求解.但利用動能定理無需考慮這個問題，因動能定理只需考慮初、末狀態以及過程中合力做功，解題過程如下：

6小結

在解決與功能相關問題時，我們可以先對研究對象進行運動分析和受力分析，了解物體在運動過程中滿足的物理規律，在分析過程中我們應關注運動過程的銜接點和對隱含條件的挖掘，避免出現漏解或錯解.