给北京二中学生的邮件回复(物理答疑)
北京二中学生的邮件如下:
老师您好,我今天已经在您的博客上看到了您为我撰写的回复,非常感谢您详尽的回答。对此,我也想表达一些自己的见解,因为(原文的错别字,不是我的啊!)附上了一些具体问题,请详见附件。对这道连接体的问题,我的疑惑是:两个人,一根绳,到底是个什么关系,除了看出一个“a刚好对地面无压力”做个受力分析外,整个连接体是什么运动状态一头雾水。

我的回复:
物理的精妙之处在于,用非常简练的语言说明非常复杂的问题。但也正是这种精妙之处,造就了物理的难学,确切的说是难以理解。比如,牛顿第二运动定律的问题就是这样。或者动量定理,其实动量定理完全可以通过微积分和运动学公式来推导出来,人家牛顿也是这么干的。(我希望你课下推导下)。话不多说,来说连接体的问题。
在这里,我先给你说一个问题,这句话看似很浅,但实际上很深。
连接体的两个物体,永远具有相同的沿绳方向速率,沿绳方向移动距离,绳子作用力大小。并非速度,并非位移,并非受拉力方向。
如果两个物体都是沿绳方向运动的,那么有相同的速率,加速度大小,绳子力的大小和移动距离(并非位移)。
连接体的例题讲解
这是学生附件中的一道题目,我简单做一个答复。
(2011通州二模)18.如图所示,一根跨越光滑定滑轮的轻绳,两端各有一杂技演员(可视为质点),a站于地面,b从图示的位置由静止开始向下摆动,运动过程中绳始终处于伸直状态,当演员b摆至最低点时,a刚好对地面无压力,则演员a质量与演员b质量之比ma∶mb为( B )

A.1:1 B.2:1 C.3:1 D.4:1
我在北京161中学小涵物理补课记录那篇文章中有关于“状态点分析法”的讲解概要。如下:
状态点分析法对力学问题的分析是万能的。对于多过程、多研究对象的能量+动量综合分析非常有帮助,这也是我给孩子们物理补课的最关键的内容之一。对于力学问题来说,很多的题目在使用的时候要注意画受力图和位移比较图,找出特殊的状态点来。
1, 分析清楚受力状态和运动状态,以及力与运动发生“突变”的临界状态;
2, 找出对应的研究对象;(有的时候是整体,有的时候是单体)
3, 针对研究对象和运动过程来列对应的方程。
涉及到有相对运动的过程时候,如不需要求加速度,一般是列这样的方程:
一种情况是两个动能定理+位移关系+动量守恒定律;
另外的情况是能量守恒+动量守恒定律;
当然,这两种情况的使用也不是绝对成立的,而且这两种情况如何使用,优先选择哪个,还是需要看具体的题意。
又看了一遍,觉得上文写得非常不严谨,这只是一个做题套路的归纳,非常不完善。
但完善的状态点分析法,写出来有起码要四五篇文章。即便是我给学生补课,也得有好几节课的滔滔大论。因此上文仅供参考。
对于此题,我们先来找特殊的状态点。
显然只有一个需要研究的运动过程,对应两个特殊的状态。一个是初始位置,一个是b运动到最下端的时候。
这个过程中,拿出运动的物体b来分析(当然也可以对a+b分析),显然机械能守恒,因此,mgh=1/2*mv^2 ;
(补充,解题中没有研究a的必要,因为a没动,其能量、动量、速度等都没变;)
题目中还告诉我们一个非常有用的条件,“a刚好对地面无压力”,那么自然要研究a了,难道还要研究地面不成?!
对a分析,没有运动,能量动量速度等都没变,(而题意中有“无压力”的提醒)因此要画a的受力图了,相信你会懂。
受力分析应该是m ’g=T;这两个方程相信你都能列出来。下面的思维就是如何把两个方程联系到一起了。
显然是对b进行受力分析,因为连接两个物体的绳子的拉力大小应该相等。于是有圆周运动向心力分析方程:T-mg=mv^2/r ;
再通过几何关系(或数学三角函数关系),找出h与r的关系,4个方程联立,即可求解。
你对本题的疑惑之处:整个连接体是什么运动状态一头雾水。
两个物体运动模式不一样,单独分开来研究。闭上眼睛,思考三分钟……能想明白吗?
连接体,说明了绳子的力是一样的,这是个潜在的约束条件。
另,几个连接体物理问题练习(点击下载)。
还想给北京二中这位学生说的
孩纸啊,你能不能把一类问题放到一起来问我。
不要让我东一枪,西一炮行不?一个小题就这么长的答复,另外,第一封邮件余下的几个问题,和这次附件中的那两个题,我都不知道什么时候才有时间给你写啊。
你能不能以后找出来三个同一考点或同一类型的小题,放到一起来发邮件问我啊!让我也有点针对性……
@王尚微博微言
给我一个支点,我可以撬动地球;给我无数个支点,我只能回家睡觉……
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