三大力学规律的综合应用.doc

三大力学规律的综合应用内蒙古/高级教师 李贞莲力学的核心是研究物体受力与运动变化的关系。从三种不同视角建立了解决动力学问题的三类不同的规律，得出三种不同的解题方法。这三种方法是解决力学问题的法宝。深入透彻地理解掌握并能熟练地综合应用这三类规律，是高中物理学习的重中之重。一三类基本规律比较表：研究动力学的基本观点力的观点能的观点动量的观点力的效果力的瞬时效果力是产生加速度的原因力对位移产生的积累效应力对时间产生的积累效应基本概念力（F）加速度（a）速度（v）位移（S）功：W=Fscos能：EK=v02Ep=mgh=2机械能 ：EK 、Ep统称冲量：I=Ft动量：P=mv基 本 规 律 牛顿第二定律：F=ma运动学公式动能定理：M=EK机械能守恒定律：E1=E2EK 1+Ep1= EK 2+Ep2或E=0动量定理I=Ft=P动量守恒定律P=PP1+P2= P1+P2P=0适用的物理过程物体受到力的作用产生瞬时对应加速度。涉及运动状态的细节如a、t。只适用于匀变速运动（直线或曲线）在力作用下物体通过一段位移，力对物体做功，物体的动能发生改变力对物体持续作用一段时间，力对物体产生冲量，物体的动量发生改变 研究对象一个物体或物体系整体动能定理：力对一个物体或者物体系整体做的总功机械能守恒定律：对物体系只有重力或弹力做功动量定理：对一个物体或物体系整体合外力冲量动量守恒定律：一个物体系所受和外力为零 特 点是解决力学问题的基本思路涉及运动的细节如a、t、v即1不需考虑运动细节只考虑运动改变始末两个状态，比较简捷2 功能是标量.不需矢量运算。使计算简化，不易出错。1不需考虑运动改变的细节，只考虑运动变化始末两个状态。2是解决碰撞、打击问题的有效方法。二解力学综合题的基本思路：1 认真审题，全面准确地弄清题意。综合题一般所涉及的是比较复杂的物理情景，其中包含多个物理过程，需综合应用多个物理概念、理论、规律解答。审题在于：（1）获取信息，理解题意。审题过程就是要认真细致的读题，准确全面地最大限度获取题目所给的信息；明确题目所述的物理事件，物理情景所经历的物理过程。初步形成解题的思维框架。这是解题的基础。（2）分析确定题目中所给已知条件：已知条件有两种，一种是明显的直接给出的已知条件，另一种是间接给出的隐含的已知条件。在审题过程中，对所获取的每个信息用简明的方式，按顺序记录下来（如可用文字、数据、图表等方式），从而确定明显的已知条件。明显直接的已知条件容易发现，而隐含条件比较隐蔽，难于发现，但这些隐含条件往往又是解题的关键，所以在审题时要特别重视题目中隐含条件的发现和确定。隐含条件一般隐藏在关键的词语中或题目的附图中，或在所设计的物理模型之中。所以在审题过程中，要认真细致逐词、逐句、逐图的阅读分析，绝不轻易放过每一个细节，尤其要注意题目中关键的字、词、句及附图的每个细节。全面、多角度的收集题中所给信息，用联想分析的方法去挖掘并转化隐含条件，这是解综合题的关键。（3） 分析确定物理变化的过程：通过审题，要弄清所述物理事件或现象发生的前因后果，中间状态变化情况，发生这些变化的条件和经历的物理过程，明确运动性质，确定哪些量是变量，哪些量不变及相关联的物理量。通过这些分析找出适合各物理过程的物理规律。2.确定研究对象，进行两种分析受力分析和运动情况分析。（1） 研究对象的选择原则：a) 选择跟已知和未知均有关系且已知条件多的物体b) 选择能满足某些力学规律的物体作为研究对象。（2） 分析研究对象的受力情况：根据研究对象与周围物体的关系及其运动情况依据受力分析的原则和方法按顺序分析出研究对象所受各个力，并画出受力图。（3） 分析研究对象的运动情况：分析物体在某一运动状态下的速度（v）位移(s)和加速度。在一个复杂题目中物体的运动情况可能不只一种，会发生运动情况的变化，这时要注意运动的连续性，即当物体从一种运动状态变为另一种运动状态时，两种运动状态的物理量v，s，a的关系，二要注意联系这两个过程的物理量是什么，运动变化的可能性。即物体在一定条件下，运动可能出现不同的情况。要做全面分析，对它的运动情况做出准确的判断，通过对运动情况的分析，画出运动示意图。3 准确运用物理规律列方程（组）：根据两个分析找出相适应的物理规律，用这些物理规律和题中所给出的等量关系列出相应的方程或方程组求解。4检查解题思路和过程，分析解题结果。解题之后回顾分析一下自己的解题思路，整理解题过程，总结解题方法找出解题的关键，拓展思维寻找其它的解题方法，有助于对物理知识的理解掌握，并能迅速提高分析综合能力。三解力学综合题需要注意的几个问题：综合题比较复杂，信息多，物理过程多，涉及到的物理知识、理论、规律也比较多，要求的数学能力高。所以在解综合题时易出错，应注意以下几个方面：1. 注意数学知识的应用：一个物理问题首先是要根据它所遵循的物理规律变成一个数学问题，如：函数、方程（组）、不等式、图像等，再用数学方法求解，讨论。只要符合该题物理规律，可以用任何数学方法去解，没有数学知识和较高的能力就不能很好解答物理问题，解决物理问题时一定要重视数学知识的应用：数学知识主要用在两个方面。a. 根据具体问题列关系式，进行推导计算结果，并得出相应的结论。b. 用图像、几何图形进行分析，结论。2. 注意物理过程和解题结果的不惟一性。在用字母表示已知的题目中，可能出现因已知量取值范围不同，所发生的物理过程不同，结果也可能不同。这时必须对各不同取值范围求解，并对结果进行讨论找出符合题意的结果。3. 注意物理模型的变换：一些复杂题型，看上去很陌生，看不出它是哪种物理模型，无从下手。但经反复读题、分析，可以将它的物理模型转变成常见的物理模型，从而找到解题思路和方法。4. 注意“信息迁移”题的解答：如：阅读以下的资料，并根据资料中有关信息回答下列问题。就属于信息迁移题。信息迁移题是近几年高考中的一种新题型，注重考查学生的阅读能力，获取信息的能力，综合分析能力，推理和创新能力。这种题目的特点是：信息量大，涉及的知识面广，信息新颖，需将所学知识迁移才能解答，应注意培养解这种题的能力。ABCV0例1 如图所示，A、B是静止在水平地面上完全相同的两块长木板。A的左端和B的右端相接触。两板的质量皆为M=2.0kg，长度皆为l=1.0m，C是一质量为m=1.0kg的小物块。现给它一个初速度v0=2.0m/s，使它从B板的左端开始向右滑动，已知地面是光滑的，而C与A、B之间的磨擦因数皆为=0.10，求最后A、B、C各以多大的速度做匀速运动，取重力加速度g=10m/s2解：分析过程：地面光滑，A、B与地面间无相互作用力，当C开始在B上滑动后，CB间通过磨擦相互作用，BA间通过弹力相互作用，因C的初速度v0是一定的，C在滑行时可能停在B上，也可能停在A上，应首先确定C停止滑动的位置。假设小物块C在板B上移动X距离后停在B上，这时A、B、C三者的速度相等，对A、B、C组成的系统所受合外力为零，动量守恒。由动量守恒定律得：mv0=(2M+m)v-(1)若在这一过程中木板B对地位移为S，则C对地位移则为S+X，由动能定理对物块C：mg(S+X)= - (2)对A、B木板：mgS=-(3)由（1）（2）（3）解得X= -(4)代入已知数求得：X=1.6m分析：X=1.6(m)B板的长度l=1.0m这说明小物块C不会停在B板上，而要滑到A板上。设C离开B板刚滑上A板时的速度v1， 此时A、B板速度为v/（也是B板的最终做匀速运动的速度）。对A、B、C由动量守恒定律得：mv0=mv1+2Mv/-(5)由功能关系得：mgl=-(6)由（5）（6）代入已知数求A、B的共同速度v/得：v /=由于v1必须是正值 ，所以合理的解应为 v/=0.155(m/s) -(7) v1=1.38(m/s)-(8)当C滑上A后，B以v/=0.155m/s的速度做匀速直线运动，而C以v1=1.38m/s的速度在A上继续向右滑动。设C在A上滑了Y距离后停在A上，C、A以共同的速度v2一起做匀速直线运动（即A、C的最终速度）对A、C由动量守恒定律得：mv1+Mv/=(m+M)v2-(9)解得 v2=0.563(m/s)-(10)由功能关系得：mgy=-(11)求Y， Y=0.50(m)-(12)因Y=0.50m比A板的长度小，故物块C确能停在A板上。最后A、B、C做匀速运动的速度是：vA=v2=0.563（m/s） vB=v/=0.155m/s vc=vA=0.563 m/s例2：用质量为m1的铁锤沿水平方向将质量为m2，长度为l的铁钉敲入木板，铁锤每次以相同的速度v0击钉，随即与钉一起运动并使钉进入木板一定的距离。在每次受击进入木板的过程中，钉所受的平均阻力为前一次受击进入木板过程中所受平均阻力的K倍（K1）（1） 若敲过三次后钉恰好全部进入木板，求第一次进入木板过程中钉所受的平均阻力。（2） 若第一次敲击使钉进入木板的深度为l1，问至少敲击多少次才能使钉进入木板？并就你的解答讨论要将钉全部敲入木板，l1必须满足的条件。解：（1）铁锤在每次击打钉的短暂过程中系统动量守恒，设锤钉共同速度为v，则有m1v0=(m1+m2)v-(1)钉锤一起运动的初动能 Ek=-(2)由（1）（2）得：Ek=设钉第一次进入木板的过程中所受平均阻力为F1，则第二次，第三次进入木板过程中所受阻力分别为：F2=K F1，F3=K2F1，三次敲击进入木板的深度分别为l1，l2，l3。根据动能定理可得：Ek=F1l1= kF1l2= k2F1l3-(3)经三次敲打钉恰好全部进入木板：l=