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关于匀加速运动中运用纸带求加速度新方法的发现与思考

 

高二理(4)  张文卓

一、具体问题

 

 

 

 

假设该纸带o端连接小车做匀加速直线运动(o点速度不为零,且x2-x1≠x3-x2≠x4-x3),求其加速度a。

  二、方法探究

  1.错误方法:

  由△x=at2,求每相邻两项的平均值,

  则有:x2-x1=at2①→a1=x2-x1/t2

     x3-x2=at2②→a2=x3-x2/t2

    x4-x3=at2③→a2=x4-x3/t2

  所以,a0=a1+a2+a3/3=x4-x1/3t2

  只使用了两个数据,不够精确。

  2.传统方法(错位相减):

  即x3-x1=2a1t2①→a1=x3-x1/2t2

  x4-x2=2a2t2②→a2=x4-x2/2t2

  所以,a0=x4+x3-x2-x1/4t2

  则用上了全部数据。

  3.新方法:

  重新观察错误方法不难发现,三式相加之所以会消除x2、x3,是因为②的存在,故可以把②称作“问题式”,将其剔除,结果如下:

  a0=x4-x3+x2-x1/2t2

  可以发现,得到的结果与传统方法并不相同,但同样同时使用了四个数据。(但并不建议使用,详细分析如下。)

  三、深入探究

  从思路上仔细分析可知:

  传统方法:错误方法→重换思路→逐差法

  新方法:错误方法→寻找原因→剔除错误→新方法

  单从思路上看 ,新方法更易想到,思维跳跃性少,那么为什么却不建议使用呢?

  1.从形式上看传统方法更便于记忆。

  2.经试验,两者在具体题目中计算结果有细小的差异。

  3.从精确度上看:

  传统→2a1t2+2a2t2/4t2(2a1指x4-x2,2a2指x3-x1)

  新→a1t2+ a2t2/2t2(a1指x4-x3,a2指x2-x1)

  故传统方法在分子中多取了一次平均,更为精确(虽然传统方法分子与分母可以约分,但约分后的a1t2已是x4-x3和x3-x2的平均值。)

  后记:虽然结果证明新方法不如传统方法优越,但我认为其探索发现过程才是真正充满意义的,不能说仅仅是白忙了一场而已,至少能减少些许疑惑,然后做到知其所以然,并多少能为今后在解决问题的过程中提供崭新思路。感谢我班周耀同学在讨论中提供的意见与帮助!

(指导老师:侯义荣)

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发布时间:2021-07-19 15:19:35
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