题目
在解答一道已知量完全由字母表达结果的计算题时,一个同学解得某物体位移x=(F)/(2m)((t)_(1)+(t)_(2)),请你用单位制的知识检查,说明这一结果是否可能正确。
在解答一道已知量完全由字母表达结果的计算题时,一个同学解得某物体位移x=$\frac{F}{2m}({t}_{1}+{t}_{2})$,请你用单位制的知识检查,说明这一结果是否可能正确。
题目解答
答案
解:$\frac{F}{m}$表示加速度a,单位为m/s2;(t1+t2)为时间,单位为s。
所以,$\frac{F}{2m}({t}_{1}+{t}_{2})$表示$\frac{1}{2}$a(t1+t2)
由v=at可知,$\frac{1}{2}$a(t1+t2)表示速度,或速度变化量,单位应为m/s;而位移x的单位为m。
所以解得某物体位移x=$\frac{F}{2m}({t}_{1}+{t}_{2})$,这一结果不可能正确。
答:这一结果不可能正确。
所以,$\frac{F}{2m}({t}_{1}+{t}_{2})$表示$\frac{1}{2}$a(t1+t2)
由v=at可知,$\frac{1}{2}$a(t1+t2)表示速度,或速度变化量,单位应为m/s;而位移x的单位为m。
所以解得某物体位移x=$\frac{F}{2m}({t}_{1}+{t}_{2})$,这一结果不可能正确。
答:这一结果不可能正确。
解析
考查要点:本题主要考查单位制的运用,通过分析物理量的单位是否匹配,判断物理表达式的正确性。
解题核心思路:
- 明确各物理量的单位:力(F)的单位是牛顿(N),质量(m)的单位是千克(kg),时间(t₁、t₂)的单位是秒(s)。
- 逐层分析表达式单位:将表达式拆解为基本单位,验证最终单位是否与位移(x)的单位(米,m)一致。
- 对比左右两边单位:若单位不一致,则表达式错误。
破题关键点:
- 单位运算规则:例如,$F/m$ 的单位为 $N/kg = m/s^2$(加速度单位)。
- 物理意义对应:若表达式右侧单位为速度(m/s),而左侧为位移(m),则矛盾。
-
分析表达式右侧单位:
- $\frac{F}{2m}$ 的单位:
$F$ 的单位是牛顿($N = kg \cdot m/s^2$),$m$ 的单位是千克(kg),因此:
$\frac{F}{m} = \frac{kg \cdot m/s^2}{kg} = m/s^2$
即 $\frac{F}{2m}$ 的单位仍为 $m/s^2$(加速度单位)。 - $(t_1 + t_2)$ 的单位:时间单位为秒(s)。
- 整体单位:
$\frac{F}{2m}(t_1 + t_2) = \left( m/s^2 \right) \cdot s = m/s$
最终单位为速度单位(m/s)。
- $\frac{F}{2m}$ 的单位:
-
对比左右两边单位:
- 左侧位移 $x$ 的单位是米(m)。
- 右侧单位为米每秒(m/s)。
- 单位不匹配,说明表达式错误。