研究动力学问题的三个.ppt
第三节研究动力学问题的三个 基本观点,一、动力学的知识体系动力学研究的是物体的_情况与_情况的关系以三条线索(包括五条重要规律)为纽带建立联系，可用下面的框图表示：,受力,运动,二、解决动力学问题的三个基本观点,1力的观点_定律结合_公式，是解决力学问题的基本思路和方法，此种方法往往求得的是_关系利用此种方法解题必须考虑_的细节中学只能用于匀变速运动(包括直线和曲线运动)，对于一般的变加速运动不作要求,牛顿运动,运动学,瞬时,运动状态改变,2动量的观点动量观点主要包括动量定理和_定律3能量的观点能量观点主要包括_定理和_定律,动量守恒,动能,能量守恒,动量的观点和能量的观点研究的是_或_经历的过程中状态的改变，它不要求对过程细节深入研究，关心的是运动状态的变化，只要求知道过程的始末状态动量、动能和力在过程中的冲量和功，即可对问题求解,物体,系统,三、力学规律的选用原则1如果要列出各物理量在某一时刻的关系式，可用牛顿第二定律2研究某一物体受到力的持续作用而发生运动状态改变时，一般用动量定理(涉及时间的问题)或动能定理(涉及位移的问题)去解决问题,3若研究的对象为一物体系统，且它们之间有相互作用，一般用两个守恒定律去解决问题，但须注意研究的问题是否满足守恒的条件4在涉及相对位移问题时优先考虑能量守恒定律，即用系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量，,也即转变为系统内能的量5在涉及碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理过程时，必须注意到一般这些过程中均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转化这种问题由于作用时间都极短，故动量守恒定律一般能派上大用场,一、力的观点解决动力学问题1观点内涵牛顿运动定律结合运动学公式来分析力学问题，称之为力与运动的观点简称力的观点，它是解决动力学问题的基本方法,2适用情况主要用于分析力与加速度的瞬时对应关系，分析物体的运动情况，主要研究匀变速直线运动、匀变速曲线运动以及圆周运动中力和加速度的关系3使用方法确定研究对象，做好受力分析和运动过,程分析，以加速度为桥梁建立力和运动量间的关系要求必须考虑运动过程的细节，即力和加速度的瞬时对应关系4因果关系力是产生加速度的原因，即力是速度改变的原因，或力是运动状态改变的,原因，这是一种瞬时对应关系，也是一种矢量关系，其规律是牛顿第二定律，Fma.,特别提醒：(1)此类问题除了涉及受力和运动过程之外，也可能涉及动量及能量问题.(2)应用牛顿运动定律及运动学公式时，应考虑过程细节；应用动量守恒、能量守恒时,只涉及初、末状态.,二、动量观点解决动力学问题1观点内涵利用动量定理、动量守恒定律来分析解决动力学问题,称之为动量的观点,它是从动量角度来分析问题的,2适用情况常用于单个物体或物体系的受力与时间问题，题目中没有涉及加速度和位移，特别用于打击、碰撞、爆炸、反冲等一类问题时，该类问题作用时间短、作用力变化快，故常用动量定理或动量守恒定律求解，该方法不用考虑过程的细节,3使用方法(1)对动量定理：确定研究对象，做好受力分析和过程分析，选取正方向，明确合外力的冲量及初末动量的大小和方向(正、负)，最后列动量定理方程求解,(2)对动量守恒定律：确定研究对象，做好受力分析和过程分析，判断是否符合动量守恒的三种情况，选取正方向，明确初末状态动量的大小和方向(正、负)，最后列动量守恒定律方程求解,4因果关系力对时间的累积效应(即冲量)是物体动量改变的原因.这是一种过程关系,也是一种矢量关系其规律是动量定理Ftp2p1.,特别提醒：对于单个物体，只能用动量定理，而不能用动量守恒定律；对于系统发生相互作用时，可先考虑是否动量守恒.,三、能量观点解决动力学问题1观点内涵利用动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律来分析动力学问题，称之为能量的观点，它是从能量角度来分析问题的,2适用情况常用于单个物体或物体系的受力和位移问题，题目中没有涉及加速度和时间，无论恒力做功，还是变力做功，不管直线、曲线，动能定理均适用当只有动能、势能相互转化时，用机械能守恒定律；当有除机械能以外的,其他能量存在时，用能量的转化和守恒定律该观点也不用考虑细节3使用方法(1)对动能定理：确定研究对象，做好受力分析和过程分析，判断哪些力做功、哪些力不做功，哪些力做正功、哪些力做负功确定总功及初末状态,物体的动能,最后列动能定理方程求解(2)对机械能守恒定律:确定研究对象,做好受力分析和过程分析，判断是否符合机械能守恒的适用情况和使用条件选取初末状态并确定初末状态机械能，最后列机械能守恒定律方程求解,(3)对能量的转化和守恒定律：确定研究对象，做好受力分析和过程分析，明确有哪些力做功，做功的结果导致了什么能向什么能转化，然后建立E增E减的关系并求解讨论,4因果关系力对空间的累积效应(即功)是物体动能改变的原因，这是一种过程关系，也是一种标量关系其规律是动能定理W合Ek2Ek1.,特别提醒：利用以上三大观点分析题目，各有所长，选择合适的规律是重中之重.一般情况下若是多个物体组成的系统，优先考虑两个守恒定律，并且经常交叉使用；若是单个物体，宜选用动量定理或动能定理;涉及时间,选用动量定理；涉及位移，选用动能定理；涉及加速度,选用牛顿第二定律.,地面上固定着一个倾角为37的足够长的斜面，有一个物体从斜面底端以一定的初速度沿斜面向上运动，当物体返回底端时，其速率变为初速,度的一半，求物体与斜面之间的动摩擦因数【思路点拨】物体在上滑过程和下滑过程均做匀变速直线运动，因此解答时可利用运动学公式、动量定理、动能定理三种不同的方式列式解答,【解析】法一：应用牛顿第二定律和运动学公式选物体为研究对象，设物体的初速度为v0,沿斜面上升时的加速度为a上，沿斜面上升的最大位移为s，根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式，有,【答案】0.45【规律总结】同一个力学问题，有时可以有多种解法，如在本题中，利用三大观点中的任何一个都可以解答本题遇到这种情况时，我们应根据题目情景和要求选用合适的方法多数情况下，从能量和动量的角度解题相对简单一些,(满分样板20分)(2011高考大纲全国卷)装甲车和战舰采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的射击通过对以下简化模型的计算可以粗略说明其原因,质量为2m、厚度为2d的钢板静止在水平光滑桌面上质量为m的子弹以某一速度垂直射向该钢板，刚好能将钢板射穿现把钢板分成厚度均为d、质量均为m的相同两块，间隔一段距离平行放置，如图631所示若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板，,穿出后再射向第二块钢板，求子弹射入第二块钢板的深度设子弹在钢板中受到的阻力为恒力，且两块钢板不会发生碰撞不计重力影响,图631,变式训练1(2012厦门模拟)如图632所示，甲、乙两冰球运动员为争抢冰球而合理冲撞，已知甲运动员的质量为 60 kg，乙运动员的质量为70 kg，接触前两运动员速度大小均为5 m/s，冲撞结果为甲被撞回，速度大小为2 m/s,如果接触时间为0.2 s,问：,(1)冲撞时两运动员的相互作用力多大？(2)撞后乙的速度大小是多少？方向又如何？,图632,解析：(1)取甲碰前的速度方向为正方向，对甲运用动量定理，有：Ftm甲v甲m甲v甲代入数据得F2100 N.(2)取甲碰前的速度方向为正方向，对系统运用动量守恒定律，有：,m甲v甲m乙v乙m甲v甲m乙v乙代入数据得v乙1 m/s方向与甲碰前速度方向相同答案：(1)2100 N(2)1 m/s与甲碰前同向,(2012江南十校模拟)如图633所示，水平轨道AB与半径为R的竖直半圆形轨道BC相切于B点质量为2m和m的a、b两个小滑块(可视为质点)原来静止于水平轨道上，其中小滑块a与一轻弹簧相连某一瞬间给小滑块a,一冲量使其获得v03 的初速度向右冲向小滑块b，与b碰撞后弹簧不与b相粘连，且小滑块b在到达B点之前已经和弹簧分离，不计一切摩擦，求：,图633,(1)a和b在碰撞过程中弹簧获得的最大弹性势能；(2)小滑块b经过圆形轨道的B点时对轨道的压力；(3)小滑块b最终落到轨道上何处,【名师点评】(1)利用能量观点解决过程复杂的问题时,要做好过程分析，正确、合理地把全过程分成若干阶段,同时要注意分析各阶段之间的联系,(2)对于弹簧与物体组成的系统，在发生瞬间碰撞时，满足动量守恒但往往有能量损失，但在达到共同速度一起运动时若不考虑其他外力则机械能守恒(3)应用动能定理、动量守恒及能量守恒时往往只涉及初、末状态，不涉及具体过程细节,变式训练2如图634所示，小球A系在细线的一端，线的另一端固定在O点，O点到水平面的距离为h.物块B的质量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O点的正下方，物块与水平面间的动摩擦因数.现拉动小球使线水平伸直,小球由静止开始释放,图634,解析：本题中的小球A与木块B的碰撞是一般的非弹性碰撞设小球A的质量为m,碰前的速度为v1,碰后的速度为v1,B碰后的速度为v2.球A下摆过程和碰后上摆过程满足机械能守恒，所以,答案：见解析,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,
