類比是研究問(wèn)題的常用方法。
(1)情境1:物體從靜止開始下落,除受到重力作用外,還受到一個(gè)與運(yùn)動(dòng)方向相反的空氣阻力f=kv(k為常量)的作用。其速度v和速度的變化率
滿足方程Ⅰ:G-kv=m
,其中m為物體質(zhì)量,G為其重力。求物體下落的最大速率v
m。
(2)情境2:如圖所示,電源電動(dòng)勢(shì)為E,導(dǎo)體棒的質(zhì)量為m,定值電阻的阻值為R,忽略電源內(nèi)阻及導(dǎo)體棒、軌道的電阻,整個(gè)裝置處于垂直于導(dǎo)軌向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,水平導(dǎo)軌光滑且足夠長(zhǎng)。閉合開關(guān)S,導(dǎo)體棒開始加速運(yùn)動(dòng),閉合開關(guān)瞬間開始計(jì)時(shí)。
a.求t=0時(shí)導(dǎo)體棒的加速度;
b.推導(dǎo)導(dǎo)體棒的速度v和速度的變化率
滿足的方程Ⅱ。
(3)比較方程Ⅰ和方程Ⅱ,發(fā)現(xiàn)情境2中導(dǎo)體棒的速度變化規(guī)律與情境1中物體的速度變化規(guī)律完全一致。已知情境1中物體速度v隨時(shí)間t變化的表達(dá)式為v=
(1-
),通過(guò)類比寫出情境2中導(dǎo)體棒的速度v隨時(shí)間t變化的表達(dá)式。