解决动力学问题的三个基本观点及应用

解决动力学问题的三解决动力学问题的三个 基 本 观 点 及 应 用个 基 本 观 点 及 应 用宝丰一高张素琴2009.11.21解决动力学问题的三个基本观点及应用解决动力学问题的三个基本观点及应用教学目标教学目标：通过引导学生梳理总结三个基通过引导学生梳理总结三个基本观点的特点，并通过典型习题本观点的特点，并通过典型习题深化认识，提升学生应用三个基深化认识，提升学生应用三个基本观点解决动力学问题的能力本观点解决动力学问题的能力一、请同学们用两分钟一、请同学们用两分钟时间思考、回顾解决动时间思考、回顾解决动力学问题三个基本观点力学问题三个基本观点的基本内容和主要公式。的基本内容和主要公式。tVVat0atVVt020_tVVVt vS 2021attVS2022VVaSttvx0221gty Trtsv2Tt2rv 222)2(TrrvrakxfglT2TtsV1、牛顿三定律和运动学公式结合是解决动力学问题的第一个观点牛顿三定律和运动学公式结合是解决动力学问题的第一个观点 曲线运动：曲线运动：平抛平抛 机械振动机械振动 和机械波和机械波 直线运动：直线运动：圆周圆周 2、动量的观点、动量的观点动量定理动量定理 12mVmVFt动量守恒定律动量守恒定律 22112211vmvmvmvm3、能的观点、能的观点动能定理：动能定理：KEW合2211PKPKEEEEPKEEBAEE机械能守恒定律：机械能守恒定律：能量守恒定律：能量守恒定律：总结：总结：力学部分可简单概括为三力三运动力学部分可简单概括为三力三运动三大解观点，三力即重力、弹力、摩擦三大解观点，三力即重力、弹力、摩擦力，三运动即直线运动、曲线运动、机力，三运动即直线运动、曲线运动、机械运动和机械波，三大解题观点如上所械运动和机械波，三大解题观点如上所述，我们要能够以三力三运动为主线，述，我们要能够以三力三运动为主线，以牛顿定律为中心，以三个观点为解决以牛顿定律为中心，以三个观点为解决力学问题的基本观点构建力学知识网络，力学问题的基本观点构建力学知识网络，梳理总结，加深理解梳理总结，加深理解。二、请大家用二、请大家用3分钟时间对三个观点从以下两个方面分钟时间对三个观点从以下两个方面 进行区别：进行区别：1、牛顿定律：、牛顿定律：单个物体可视为单个物体的系统单个物体可视为单个物体的系统可以解决物理量间的瞬时对应关系，若是一个过程只能解可以解决物理量间的瞬时对应关系，若是一个过程只能解决决 恒力作用问题恒力作用问题2、动量定理：、动量定理：单个物体、系统单个物体、系统无无动量守恒定律：动量守恒定律：系统系统系统不受外力或合外力为零系统不受外力或合外力为零研究对象；研究对象；受限制条件。受限制条件。3、动能定理、动能定理;单个物体或可视为单个物体的系统单个物体或可视为单个物体的系统无无机械能守恒定律：机械能守恒定律：严格来说是系统，地球除外可分为单严格来说是系统，地球除外可分为单个物体，系统个物体，系统只有重力做功，或系统内弹簧弹力做只有重力做功，或系统内弹簧弹力做功，若有其他力做功，其他力做功代数功，若有其他力做功，其他力做功代数和为零，也可作机械能守恒处理。和为零，也可作机械能守恒处理。三、请同学们通过以下例题的分析，总结力学三、请同学们通过以下例题的分析，总结力学规律选用原则规律选用原则解解：由牛顿第二定律得（设木块加速度为由牛顿第二定律得（设木块加速度为a1，平板车加速度为，平板车加速度为a2）1mamgF2Mamg 21/3)(smmmgFa22/5.0smMmga设车的位移为设车的位移为S，则木块的位移为（，则木块的位移为（S+L）2121taS 2221taLS所以所以 12aaLSS解得解得 mS25.0拉力对木块做功为拉力对木块做功为JLSFW15)(总结总结：涉及过程的，恒力作用可涉及过程的，恒力作用可用牛顿第二定律用牛顿第二定律 虽然大多问题采用其他两虽然大多问题采用其他两个观点解题比牛顿定律简单，个观点解题比牛顿定律简单，但牛顿运动定律并不能完全被但牛顿运动定律并不能完全被取代取代解：（解：（1）A对对B的滑动摩擦力的滑动摩擦力51Mgf，地对，地对B的最大摩擦力的最大摩擦力 562Mgf21ff 所以所以A第一次与第一次与B碰前碰前B不会动。不会动。2022121mvmvmgLA（2）设）设A的质量为的质量为m，由动能定理得，由动能定理得A、B组成的系统在第一次碰撞过程中动量守恒，设碰后组成的系统在第一次碰撞过程中动量守恒，设碰后B的速率为的速率为VB，选向右为正方向，则解得选向右为正方向，则解得BAMvvmmv)(1)2(51201gLvvvB（3）最后一次碰撞后的过程中，设）最后一次碰撞后的过程中，设B停止运动时停止运动时A 的速的速度为度为v,对对A由动能定理得由动能定理得2210mvmgsgsv2（4）研究）研究A、B组成的系统，它在水平方向所的外力就组成的系统，它在水平方向所的外力就是地面对盒是地面对盒B的滑动摩擦力，设盒的滑动摩擦力，设盒B运动的总时间为运动的总时间为t，选向右为正方向，对系统应用动量定理得选向右为正方向，对系统应用动量定理得AmvmvgtMm)(ggsgLvt62220分析总结：分析总结：涉及过程的牛顿定律不能涉及过程的牛顿定律不能解决变力问题，所以这时应该解决变力问题，所以这时应该考虑用动量定理（涉及时间的考虑用动量定理（涉及时间的问题），或动能定理（涉及位问题），或动能定理（涉及位移的问题）去解决问题。移的问题）去解决问题。例例3：如图所示，平板车放在光滑水平面上，如图所示，平板车放在光滑水平面上，一个人从车的左端加速向右端跑动，设人受到的一个人从车的左端加速向右端跑动，设人受到的摩擦力为摩擦力为f f1 1,平板车受到的摩擦力为平板车受到的摩擦力为f f2 2,下列说法下列说法正确的是（正确的是（）A.f1，f2均做正功均做正功B.f1，f2均做负功均做负功C.f1做负功，做负功，f2做正功做正功D.因为是静摩擦力，因为是静摩擦力，f1，f2做功均为零做功均为零C分析总结：分析总结：错因：求人的受到的摩擦力做的功时，错因：求人的受到的摩擦力做的功时，误把重心位移当成作用点的位移；功的误把重心位移当成作用点的位移；功的定义严格来说是力与力的作用点位移的定义严格来说是力与力的作用点位移的乘积，此题中作用点的位移是脚的位移。乘积，此题中作用点的位移是脚的位移。动能定理的研究对象是单个物体或动能定理的研究对象是单个物体或可视为单个物体的系统。人不能视为可视为单个物体的系统。人不能视为单个物体，因为人的内力可以做功。单个物体，因为人的内力可以做功。解析：解析：（1）A下滑下滑H远的过程中远的过程中，2121sinMvMgHA、B碰撞瞬间，碰撞瞬间，AB组成的系统动量近似守恒，即组成的系统动量近似守恒，即:212MvMv 解得：解得：2sin22gHv（2）当）当AB一起运动达到最大速度时，一起运动达到最大速度时，AB整体受合外力为零，设整体受合外力为零，设弹簧对弹簧对AB的弹力为的弹力为F，则：，则：sin2MgF 所以弹簧对所以弹簧对C的弹力大小的弹力大小C此时处于静止状态，则挡板对此时处于静止状态，则挡板对C的作用力的作用力sin3sinMgFMgFsin2MgF 分析总结：分析总结：若研究对象为一物体系统，且它们之若研究对象为一物体系统，且它们之间有相互作用，一般用两个守恒定律去间有相互作用，一般用两个守恒定律去解决问题，但须注意研究的问题是否满解决问题，但须注意研究的问题是否满足守恒的条件足守恒的条件在涉及有碰撞、爆炸、打击、绳绷紧在涉及有碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时，须注意到一般这些过程等物理现象时，须注意到一般这些过程均隐含有系统机械能与其他形式能量之均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转化。间的转化。中学阶段可用力的观点解决的问题，中学阶段可用力的观点解决的问题，若用动量或能量观点求解，一般都要比若用动量或能量观点求解，一般都要比用力的观点简便，就中学涉及到的曲线用力的观点简便，就中学涉及到的曲线运动（加速度不恒定），竖直平面内的运动（加速度不恒定），竖直平面内的圆周运动，碰撞等，不可能单纯用力的圆周运动，碰撞等，不可能单纯用力的观点解决，必须考虑用动量和能量观点观点解决，必须考虑用动量和能量观点解决。解决。同学们：学而不思则罔，思而不学同学们：学而不思则罔，思而不学 则殆；要学思恰当结合，才能掌握则殆；要学思恰当结合，才能掌握到位！到位！谢谢大家！