一道习题解法的思考

(整期优先)网络出版时间:2011-04-14
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一道习题解法的思考

庞学勤

河南省淅川县第一高级中学庞学勤

如图1,物体在恒力F作用下沿曲线从A点运动到B点,这时突然使它所受的力方向相反而大小不变,在此力作用下,物体以后的运动情况,下列说法中正确的是()。

A.物体可能沿曲线Ba运动B.物体可能沿直线Bb运动

C.物体可能沿曲线Bc运动D.物体可能沿原曲线由B返回A

本题正确答案是选项C。

(1)学生甲认为,若所加恒力沿F1方向(在AB连线上由A→B)如图2所示,运动到B点后改变F1方向,则运动情况有可能向下弯曲,沿曲线Ba运动。

(2)学生乙认为,若所加恒力F2方向(F2与过B点速度方向平行且方向相同)如图3所示,运动到B点后改变F2方向,则运动情况有可能沿直线Bb运动。

上面两个学生的说法是否正确?若不正确,请指出错在哪里?

为了解决上述两个学生的说法是否正确,我们可以回顾曲线运动条件及特点:曲线运动的合外力与速度不在同一条直线上且二者之间有夹角,合外力指向曲线的凹侧,合外力与速度夹角有减小的趋势,但不能减小到0,曲线轨迹夹在合外力与速度方向之间。

若所加恒力沿F1方向,则质点运动到曲线C点时,恒力F1方向与该点速度方向相同;运动到D点时,曲线运动轨迹没有夹在恒力与速度方向之间,如图4所示,与曲线运动条件及特点相矛盾。

若恒力沿F2方向,质点运动到B点,改变恒力方向之前,合力与速度方向夹角为0,在一条直线上,如图3所示,与曲线运动条件及特点相矛盾。所以上面甲、乙两学生的假设说法都是错误的。

综上所述,物体做曲线运动,合外力指向曲线凹侧,但方向不是任意的,合外力方向应在恒力F2与A点速度方向的反向延长线所夹阴影区域之间,如图5所示: