研究动力学问题的三个ppt课件

第三节 研究动力学问题的三个 基本观点,1,基础知识梳理,课堂互动讲练,经典题型探究,知能优化演练,第三节 研究动力学问题的三个基本观点,2,基础知识梳理,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,3,二、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 2动量的观点 动量观点主要包括动量定理和_定律,牛顿运动,运动学,瞬时,运动状态改变,动量守恒,4,3能量的观点 能量观点主要包括_定理和_定律 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 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,动能,能量守恒,物体,系统,5,3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,6,课堂互动讲练,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,7,3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.,8,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,9,二、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,10,3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.,11,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,12,三、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,13,3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,14,(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.,15,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,16,经典题型探究,力的观点解决动力学问题题,【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,17,【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 mgsin37mgcos37ma上 0v2a上s 设该物体沿斜面下滑时的加速度为a下，根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式，有 mgsin37mgcos37ma下 (v0/2)22a下s,18,法二：应用动量定理 选物体为研究对象，设物体沿斜面上升的时间为t上，根据动量定理，有 (mgsin37mgcos37)t上0mv0,19,法三：应用动能定理 选物体为研究对象，对物体沿斜面上升的过程，应用动能定理，有,【答案】 0.45,20,【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,21,动量观点解决动力学问题,如图631所示，在光滑的水平面上有一长为L的木板B，上表面粗糙，在其左端有一光滑的1/4圆弧槽C，与长木板接触但不相接，圆弧槽的下端与木板上表面相平，B、C静止在水平面上现有滑块A以初速度v0从右端滑上B，并以v0/2滑离B，恰好能到达C的最高点A、B、C的质量均为m，试求：,22,图631 (1)木板B上表面的动摩擦因数； (2)1/4圆弧槽C的半径R； (3)当A滑离C时，C的速度,23,【解析】 (1)当A在B上滑动时，A与BC整体发生作用，由于水平面光滑，A与BC组成的系统动量守恒，,24,25,26,【规律总结】 滑块类问题是动量和能量的综合应用之一，由于木块与木板之间常存在一对相互作用的摩擦力，这对摩擦力使木块、木板(或小车)的动量发生变化，也使它们的动能发生改变但若将两者视为系统，则这对摩擦力是系统的内力，它不影响系统的总动量，但克服它做功，使系统机械能损失，所以解决滑块类问题常用到动量守恒定律和动能定理(或功能关系),27,变式训练1 (2011年厦门模拟)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：,图632,(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？,28,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,29,能量观点解决动力学问题,(满分样板 17分)(2009年高考重庆卷)探究某种笔的弹跳问题时，把笔分为轻质弹簧、内芯和外壳三部分，其中内芯和外壳质量分别为m和4 m笔的弹跳过程分为三个阶段：,30,图633,31,(1)把笔竖直倒立于水平硬桌面，下压外壳使其下端接触桌面(如图633甲)； (2)由静止释放，外壳竖直上升至下端距桌面高度为h1时，与静止的内芯碰撞(见图乙)； (3)碰后，内芯与外壳以共同的速度一起上升到外壳下端距桌面最大高度为h2处(见图丙)； 设内芯与外壳间的撞击力远大于笔所受重力，不计摩擦与空气阻力，重力加速度为g.求： (1)外壳与内芯碰撞后瞬间的共同速度大小； (2)从外壳离开桌面到碰撞前瞬间，弹簧做的功； (3)从外壳下端离开桌面上升至h2处，笔损失的机械能,32,解题样板 设外壳上升高度h1时速度为v1，外壳与内芯碰撞后瞬间的共同速度大小为v2. (1)对外壳和内芯，从撞后达到共同速度到上升到h2处应用动能定理有：,33,(2)对外壳和内芯，碰撞过程瞬间动量守恒，由动量守恒定律得 4mv1(4mm)v2(2分),34,(3)由于外壳和内芯达到共同速度后上升高度h2的过程，机械能守恒，只是在外壳和内芯碰撞过程有能量损失，损失的能量为,35,【规律总结】 (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,36,变式训练2 (2011年武汉模拟)如图634所示， 在竖直平面内，一个木质小球(看成质点)悬挂于O点，悬线长为L，小球质量为M.一颗质量为m的子弹以,图634,水平速度v0射入木球且留在其中若木球在竖直平面内运动过程中悬线始终不发生松弛，求子弹速度v0应满足的条件(重力加速度为g),37,解析：子弹在射击木球的过程中，子弹和木球在水平方向上动量守恒，设二者最终在水平方向的速度为v，由动量守恒定律得mv0(mM)v 要使小球在竖直平面内运动过程中悬线始终不发生松弛，木球运动有两种情况：一是木球运动速度较大时将做完整的圆周运动，二是木球速度较小时做不完整的圆周运动(即摆动) (1)在做完整的圆周运动时，小球从最低点运动到最高点过程中机械能守恒，设小球在最高点时的速度为v，有,38,39,40,知能优化演练,41,本部分内容讲解结束,点此进入课件目录,按ESC键退出全屏播放,谢谢使用,42,