高三物理力 学 综 合教案

力 学 综 合 力学主要研究物体的受力和运动之间的关系．牛顿运动定律、动能定理和机械能守恒定律、动量定理和动量守恒定律是在处理力学问题中常用的基本规律，要理解这些规律的确切含意、适用条件，并能灵活运用．解题时对所涉及到的系统或物体，能正确进行受力分析、运动分析、能量分析和动量分析，这是解决力学问题的关键．在分析的过程中要弄清问题的物理状态、物理过程和物理情境，找出问题中的主要因素和有关条件(包括找出隐含因素和条件)，并会将一个较复杂的问题分解为若干个较简单的子问题，找出它们之间的联系，确定解题思路，找出最佳解题方法． 子一、  解答力学综合问题的三种基本观点 解答力学问题的三个基本观点为：力的观点，用牛顿定律结合运动学规律解题；动量观点，用动量定理和动量守恒定律解题；能量观点，用动能定理和能量守恒定律或机械能守恒定律解题．一般来说，用动量观点和能量观点，比用力的观点解题简便． (1)、研究某一物体所受力的瞬时作用或持续作用与物体运动状态(加速度)的关系时，一般用力的观点解题．研究某一个物体受到力的持续作用或复杂的瞬时作用，发生速度(动量)改变时，一般用动量定理和动能定理去解决问题，在研究的对象为多个物体且它们之间有相互作用时，只要不是求解过程量，一般都可用动量守恒定律和能量守恒定律去解决． (2)、三种墓本解题思路的比较． ①、用动量和能量观点解题，只涉及物体的状态，不需要关注过程的细节，解题简便． 从物理学角度看，在牛顿第二定律、运动学中出现的加速度a、力F均是  瞬时量，位移s、时间t等是过程量；而守恒定律中出现的动量P、动能EK、势能Ep是状态量。这就是说，应用守恒定律解题可回避瞬时量，即无须分析过程细节，所谓细节，就是这些瞬时量的具体变化情况．但要注意，无须分析过程细节，不等于不作过程分析．应用守恒定律也要作过程分析，但不是分析细节，而是为了确定是否符合守恒条件． ②、应用守恒定律的另一优点是可绕过复杂的变力作用过程。 在力学问题中一旦出现变力，就会出现变加速度过程，若应用思路一解题，这在高中阶段是很难处理的．而运用能量观点解题，恰能避免出现这些问题． 一般说来，解力学题的思路是：首先考虑是否可用守恒定律处理；其次考虑是否可用定理处理；最后再考虑用动力学方程和运动学方程处理．不要拿到习题，就用牛顿第二定律，这是很不好的习惯，但却是一般同学的通病。在许多问题中，常需要把几种思路结合起来处理，总之要灵活运用，不要生搬硬套．  二、三种基本解题思路的综合应用  1、运用牛顿第二定律和运动学规律解题 在求解过程量如加速度a、位移s、时间t时，通常需要运用这种思路来解决，解题中要注意受力图景和运动图景的分析。  例1：风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力．现将一套有小球的细杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径，如图所示．www.ks5u.com (1)、当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上作匀速运动，这时小球所受的风力为小球重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数μ (2)、保持小球所受的风力不变，使杆与水平方向间夹角为37°并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为多少?(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)                2．运用动量的观点解题 物体受到外力的冲量作用，动量会发生变化．在涉及打击、碰撞等问题，不管是瞬时力还是持续力的作用，只要是导致物体动量发生变化的问题，均可用动量定理或动量守恒定律解决．守恒条件的判断和动量的变化分析是解题的关键所在．  例2：下面是一个物理演示实验，它显示：图中自由下落的物体A和B经反弹后，B能上升到初始位置高得多的地方。 A是某种材料做成实心球，质量m1＝0.28kg，在其顶部的凹坑中插着质量m2＝0.10kg的木棍B，B点是松松地插在凹坑中，其下端与坑底之间有小空隙，将此装置从A下端离地板的高度H＝1.25m处，由静止释放，实验中，A触地后在极短时间内反弹，且其速度大小不变；接着木棍B脱离球A开始上升，而球且恰好停留在地板上，求木棍B上升的高度，重力加速度g＝10m／s2。                      3．运用能量的观点解题 若物体在力的作用下通过一段位移，不管是恒力还是变力，只要力对物体做功，物体的机械能或其它形式的能就会发生变化，此类问题可采用能量的观点来研究，如利用动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律．  例3：如图所示，半径为r、质量不计的圆盘盘面与地面相垂直，圆心处有一个垂直于盘面的光滑水 平固定轴O，在盘的最右边缘固定一个质量为m的小球A，在O点的正下方离O点 处固定一个质量为m的小球B．放开盘让其自由转动，问： (1)、当A球转到最低点时，两小球的重力势能之和减少了多少? (2)、A球转到最低点时的线速度是多少? (3)、在转动过程中半径OA向左偏离竖直方向的最大角度是多少？                      4．三种解题思路的综合应用 对过程复杂、涉及到的物理量较多，既有过程量，又有状态量，且相互交织在一起时，只单独使用某一种解题思路往往不能奏效，需要把上述的解题思路综合应用．在解题时，要特别注意分析受力图景、运动图景和能量图景．  例4：过山翻滚车是游乐场常见的一种游乐项目，由于运动小车与轨  道间摩擦总是存在的，空气阻力的作用也不能不考虑，因此翻滚小车多为有动力的车型，在运动过程中可将电能或化学能转化为机械能．对小车经过圆弧最高点时的速度也有一定的要求，若以临界速度通过，出现意外的可能就较大，为此过山翻滚车使用前必须试验．如图所示是螺旋形过山翻滚车轨道．一质量为100Kg的小车从高14m处由静止滑下，当它通过半径R为4m的竖直面圆轨道最高点A时，对轨道的压力恰等于车重，小车至少要在离地面多高处滑下，才能安全地通过且点?(g＝10m／s2)                                例5：在原子物理中，研究核子与核子关联的最有效途径是“双电荷交换反应”，这类反应的前半程和下述力学模型类似．两个小球A和B用轻弹簧相连，在光滑的水平轨道上处于静止状态，在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P，右边有一小球沿轨道以速度v0射向B球，如图所示，C与B发生碰撞并立即结成一个整体D，在它们继续向左运动的过程中，当弹簧长度变为最短时，长度突然被锁定，不再改变，然后A球与挡板发生碰撞，碰后A，D都静止不动，A与P接触而不粘连，过一段时间，突然解除锁定(锁定及解除锁定均无机械能损失)，已知A、B、C三球质量均为m，求： (1)、弹簧长度刚被锁定后A球的速度； (2)、在A球离开挡板P之后的运动中，弹簧的最大弹性势能．