桑向东
很多同学在解物理计算题时,经常无法抓住题目中主要信息,并把这些信息联系起来,导致解题思路不清。今天以一道简单机械的计算题为例,帮助同学们突破计算题解题思路这个难题。
例 如图1所示,工人用250 N的力将重为400 N的物体匀速提升2 m,共用了10秒(忽略绳重和摩擦力),下列说法正确的是( )。
A. 绳子自由端移动的距离是6 m
B. 动滑轮的重力是10 N
C. 工人做功的功率是100 W
D. 滑轮组的机械效率是85%
解析:这道题表面上看是一道选择题,实际上包含了4道计算题。我们采用下面的解题路径(如图2所示):
千万不要小看“已知—求—解”这个解题路径,很多同学在计算的时候总是忽略“已知”和“求”,上来就开始解题。殊不知,“已知”和“求”的书写过程,就是一个审题的过程,它有三个好处:一是把已知条件转化为物理量符号形式的已知条件;二是找到隐含条件,构成完整的解题空间(计算题的本质就是一个以求为中心的问题空间,当你把所有的已知条件和隐含条件都找全了之后,问题自然也就解决了);三是建立已知条件和所求结果的关联公式。(如图3所示)
首先,我们通过审题建立已知条件(见表1):
其次,我们看看每个选项都求什么(见表2):
接下来,我们判断一下四个选项的对错。
A选项求s。题中涉及的滑轮组相关知识点有:G = nF,s = nh,从图中可以知道有2根绳子承担物体(n的多少由动滑轮上的绳子股数决定,不要看定滑轮)。求什么,列什么:s = nh = 2×2 m = 4 m,所以A选项错误。
B选项求G动。本题已经忽略了绳子的重力和摩擦力,那么nF = G = G物 + G動。求什么,列什么:公式变形,G动 = nF - G物,代入条件进行计算,求得:G动 = 100 N,所以B选项错误。
C选项求P。首先我们一定要弄清,这里有三个物体在做功,所以有三个功率,即总功功率、有用功功率、额外功功率,要弄清楚C选项求的是什么功率。我们再来看题干,题干中有一个关键语“工人做功的功率”,工人做的功是通过拉下绳子来完成的,所以工人做的功,就是拉力做的功,则C选项所求的功率应该是总功功率。求什么,列什么:P = W总/t = Fs/t = 250 N×4 m/10 s = 100 W,所以C选项正确。
D选项求η。机械效率=有用功/总功,即η = W有/W总。由于这道题没有直接给出有用功和总功,所以我们要“缺什么,找什么”(其中,有用功是克服物体重力做的功,总功是拉力做的功,那么拉力所做的总功为克服物体重力所做的有用功和克服动滑轮重力所做的额外功):W有= G物h = 400 N×2 m = 800 J,W总= Fs = 250 N×4 m = 1000 J。找到了缺的条件,代入公式:η = W有/W总×100% = 800 J/1000 J×100% = 80%,所以D选项错误。
答案:C
通过以上例题讲解,相信同学们已经掌握了解决计算题的方法和路径。最后,让我们再来回顾一下,解题路径是:已知—求—解,解题方法:一是没思路,看问题;二是求什么,列什么;三是缺什么,找什么。