刍议“忽略质量”与“忽略重力”.pdf

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1、Vo【．33No．3物理教师第33卷第3期(2012)PHYSICSTEACHER2012年刍议“忽略质量”与“忽略重力”须雪忠(杭州第四中学，浙江杭州310018)在研究物理问题时，为便于着手研究，需要抓住主要的拉力(~P／I、车所受合外力)F而干IV1mg一■÷mg的、本质的因素，舍弃其次要的、非本质的因素，变复杂的十实际问题为简单的理想化问题．如用来约束、连接运动物my．可见，“使砝码盘和砝码的总质量远小于小车质量”这体的轻绳、轻杆、轻弹簧，由于其质量相对于运动物体要小一控制条件是保证研究对象小车所受的合外力近似等于得多，就可以忽略其质量；而研究微观粒子在电磁场中的砝码盘

2、和砝码的总重力，以满足实验的原理(设计思想)，运动时，由于重力场相对较弱，就可以忽略其所受的重力．减小实验的系统误差．即该近似处理的物理实质是忽略砝但由于学生在学习中没有真正领会上述近似处理(理想化码盘和砝码的总质量，而不是作为研究对象小车(实质是方法)的物理本质，因此在具体应用时往往会想当然地迁连接体)动力的砝码盘和砝码的总重力．移而产生错误的理解．本文结合教学案例将高中物理中涉2忽略重力而不能忽略质量及“忽略质量”与“忽略重力”的近似处理问题归纳成以下3例2．某高三月考卷上有／D种情形加以论述辨析，供教学参考．这样一道有关带电粒子在磁1忽略质量而不能忽略重力，，一、C场中运

3、动的考题：如图2所例1．在某高f，／、示，在xOy坐标上，在以原点二物理的统测卷＼0BiAEj0为圆心、R为半径范围的圆、上有这样一道实＼内，有磁感强度为B的匀强、_-验题：在“探究加磁场．磁场方向垂直于xOy速度与物体质量、图2平面向里．在原点还有一个能物体受力的关系”向Y轴正方向发射的电子(电荷量为e，质量为m)，在-T一活动中，某小组设2R处有平行于Y轴的屏．计了如图1所示图1(1)要使电子能射出磁场区，发射速度至少为多少?的实验装置．图中上下两层水平轨道表面光滑，两小车前(2)如果发射速度是(1)中求得结果的2倍，则电子击端系上细线，细线跨过光滑滑轮并挂上砝码盘，两小车

4、尾中屏的位置离z轴的距离是多少(用R来表示)?部细线连到控制装置上，实验时通过控制装置使两小车同研究微观粒子在电磁场中的运动时，由于重力场对微时开始运动，然后同时停止．观粒子的作用力相对较弱，即mg<

5、拔”，笔者甚为不解．在试卷讲评时他们委屈地辩解(3)本实验通过比较两小车的位移来比较小车加速度道．“电子不是有质量的吗?那怎么能不考虑重力呢?”原的大小，能这样比较，是因为．来，这些学生不明白“忽略微观粒子所受重力”这一近似处在统一阅卷时我们注意到大量学生错填了“远大于”理的物理实质，误以为不计重力就是不计质量而在解题时和“等于”，取样本进行统计，错误率竟达到了七成左右，差陷入了理解上的困惑，认为既然电子的质量要考虑，那么不多每3个学生有2个是错选的．这个结果大大出乎教师重力当然也不能忽略．事实上，“忽略微观粒子所受重力”的意料，考后询问部分错选的学生，他们的回答几乎都是的实质

6、是忽略重力场(g)的影响，不等于忽略粒子的质量“如果砝码盘和砝码的总质量远小于小车的质量，那怎么m，微观粒子在电磁场中运动时还具有与质量信息相关的拉得动小车呀?”——原来这些学生并不明白这一实验控1制条件的物理实质，误以为如果砝码盘和砝码的总质量远动量my、动能÷以及电磁场力作用下的动力学问题．小于小车的质量，“轻微”的砝码盘和砝码将拉不动“沉重”3忽略质量也忽略重力的小车．事实上，由牛顿第二定律可知，在平衡摩擦力的前例3．(2004年湖南、湖北高考题)如图3所示，4个完提下，再小的拉力也能拉动小车．当总质量为m的砝码盘全相同的弹簧都处于水平位置，它们的右端受到大小皆为和砝码通

7、过轻绳拉动质量为M的小车加速运动时，砝码盘F的拉力作用，而左端的情况各不相同：①中弹簧的左端和砝码的总重力mg是整个连接体的合外力，细线对小车第33卷第3期物理教师Vo1．33No．32012庄PHYSICSTEACHER(2O12)固定在墙上，②中弹簧的左端受大小也为F的拉力作用，质量都为零”这一重要条件(未能领会此近似处理的③中弹簧的左端拴一小物块，物块在光滑的桌面上滑动，物理本质)而误选了(B)、(C)选项．对其中①、②两种④中弹簧的左端拴一小物块，物块在有摩擦的桌面上滑情况，由平衡条