教材中一道值得商榷的题解

翟 芬

(宁夏海原县海原一中,宁夏海原 755200)

上海科技教育出版社2007年7月第3版,2009年7月第11次印刷的《物理》共同必修1,第4.2节家庭作业与活动第5题.

题目.把一块三角板放在较光滑的水平桌面上,并紧靠着一块较光滑的竖直挡板,然后在三角板的斜边施加一个斜向的力F,如图1所示.先猜测一下三角板会向哪个方向滑动?然后动手试一试,并分析其原因.

图1

原解:上海科技教育出版社2007年8月第2版配套的教师用书的解答是水平向右运动.如图2所示,斜向力 F对斜边的力F′应是垂直斜面向下的.它的两个分力设为Fx′、Fy′,其中 Fy′增加对水平面的压力;Fx′则是使三角板沿水平向右运动的动力.

笔者认为该题的解答值得商榷.

分析:如果将斜向力 F分解为沿斜面与垂直斜面方向的两个力F1、F2,如图 3 所示,则

图2

图3

由于要研究三角板沿水平面运动的情况,所以,需要将F1、F2再分解在水平方向与竖直方向上.其中F1的两个分力为

F2的两个分力为

水平方向上两个力的合力为

由几何关系看出,α+θ＜90°.所以 Fcos(α+θ)＞0,即F11＞F21,因此三角板沿水平面向左运动.

在该问题中,由于要研究三角板沿水平面运动的情况,所以,只需将斜向的力F直接分解在水平方向与竖直方向上.如图4所示.其中分力F2使桌面受到的压力增大,F1使三角板沿水平面向左运动.

图4

图5

动手试一试的关键是怎样施加斜向的力F,在学生已学的三种不同性质的力(重力、弹力、摩擦力)中,绳的弹力的方向最容易确定.因此,可以在三角板的斜边固定一条细绳,如图5所示.沿 OF拉绳,三角板就沿水平面向左运动.也可用学生手边常备的胶带,一端粘在三角板的斜边,用斜向的力拉另一端,同样会看到三角板沿水平面向左运动.