一道物理问题的错误解析引发的教学探讨

杨 卓

(广东省珠海市第一中学 519000)

一、原题与解析

如图1为一足够长的光滑水平面，右侧档板C与轻质弹簧一端相连.接触面均光滑的三角形斜劈A静止放在水平面上，另一可视为质点的小球B从斜劈顶端距地面高h处静止释放，且mA=3m，mB=m，小球B滑下后与弹簧作用后反向弹回，下列说法正确的有( ).

A.小球离开斜劈时两者水平位移xA=3xB

B.小球下滑过程中，支持力对小球要做功

D.小球反向弹回后能追上斜劈，并滑上斜劈顶端h高处

二、问题的提出

动量守恒定律是物理学中最常用的普适定律之一，它在理论探索和实际应用中均发挥了巨大的作用.结合运用动量守恒定律与机械能守恒定律解决物理模型是高中物理中的常见问题，系统动量守恒定律的运用需要满足三个条件之一：(1)系统不受外力或合外力零；(2)系统在某方向上不受外力或合外力为零；(3)系统内物体相互作用时间极短，内力远大于外力.

滑块B在离开A前，满足动量守恒定律条件二，即水平方向不受外力，系统在水平方向上动量守恒，而竖直方向上动量不守恒，但在B离开A滑上地面的瞬间B的速度方向发生了变化，在上面的解析看上去有理有据，但由于问题的情景设置不够严谨，实际上经不起推敲，容易对学生产生误导，需要牛顿第二定律和相关运动规律进行数学推导.

三、数学推导

物块在光滑斜面上下滑的问题，可以用多种方法进行讨论，笔者在教学过程中，引导学生利用高中物理中常用的方法对该问题进行分析：

用隔离法对A、B受力分析如图2所示，由牛顿第二定律可知：

水平方向两物体的位移满足：

进而得到A、B分离前瞬间的速度分别为：

综上所述，物体从光滑的三角形斜劈上滑下的问题，不能简单的用参考答案中的方法处理，必须要考虑到物体在从斜面运动至水平面上时地面的作用力导致竖直方向动量(或速度)发生突变.

四、问题的修正

最后再向学生抛出问题，参考答案中看似正确的解法在什么问题中才是适用的？学生经过讨论得出：如果把问题中的三角形斜劈装置改成末端水平的曲面装置(如图4所示)，那么参考答案中的方法便完全没有问题了.

通过教学过程对此题的再讨论，鼓励学生多加思考、敢于质疑，从多角度对物理问题展开分析，加深对动量守恒定律相关相知的理解，还能考查构建物理模型的能力，培养物理观念和科学思维，促进学生学科核心素养的提升.