质点组力学解题指导
质点力学小结提纲
一. 质点力学线索框图(见下页) 质点力学线索框图(见下页) 要搞清各规律的内容 来源、适用对象、 内容、 来源、适用对象、 要搞清各规律的内容、 成立条件、对参考系的依赖关系。 成立条件、对参考系的依赖关系。 二. 解题的基本方法与步骤 1. 用牛顿定律解题 2. 用功能、动量、角动量及守恒定律解题 用功能、动量、 总结自己在哪些方面、 三. 总结自己在哪些方面、哪些问题上较中学有 所提高。 所提高。 专题小结(例如惯性力、角动量、质心系…) 四. 专题小结(例如惯性力、角动量、质心系 )
E p1 =Байду номын сангаас
= ∆E
dW内非 = 0 E=C
M外 = 0
d W外 = 0
转动效应 质 M = r ×F 点
dL M外 = dL 牛 dt M= dt Ⅲ
L= r ×P
系
L=C
时间积累 质点 P = m v I = ∫ Fdt 牛Ⅱ I = ∆P
系 I外 = ∆P 牛Ⅲ
F外 = 0 P=C
力
空间积累
1 2 质点 Ek = mv 系 W外 +W 内 2 = ∆Ek 牛Ⅱ
E = Ek + Ep
W外 + W内非
W = ∆Ek
F
W = ∫ F ⋅ dr
(0) 系 一对 ∫ f保 ⋅ dr = 0 牛 ∫(1) f保 ⋅ dr 力 Ⅲ W = −∆Ep 保
质点问题题解题技巧
质点问题题解题技巧简介:质点问题是物理学中的基础概念,理解和掌握质点问题的解题技巧对于学习和应用物理学知识至关重要。
本文将介绍一些解题技巧,帮助读者在解决质点问题时更加得心应手。
一、坐标系的选择在处理质点问题时,选择合适的坐标系是解题的重要一步。
常见的坐标系有直角坐标系、极坐标系和球坐标系。
对于不同的问题,选择不同的坐标系有助于简化问题,并使计算更加方便。
例如,在解决平面问题时,直角坐标系常常是首选;而在处理具有圆对称性的问题时,极坐标系则更为适合。
二、质量与重力质点的质量是质点问题中一个重要的参数,它决定了质点的惯性和对力的响应程度。
在问题中给定质量时,需要注意将其纳入计算。
另外,质点所受到的重力也是需要考虑的因素。
在解题时,需根据物理环境和情景的不同,确定质点受到重力的方向和大小。
通常情况下,重力常表示为负数,表示向下的方向。
三、速度与加速度质点的速度和加速度是描述质点运动状态的重要指标。
在解答质点问题时,需要通过给定的信息计算得出质点的速度和加速度。
对于匀速直线运动的质点,速度恒定不变,可以通过简单的公式进行计算。
而对于匀加速直线运动,则需要根据质点的初始速度、加速度和运动时间计算出最终速度和位移。
因此,在处理质点问题时,要时刻关注质点的速度和加速度,根据问题的不同给出相应的计算方法。
四、力的作用与平衡状态质点的运动状态是受到外界力的作用所决定的。
在质点问题中,需要分析各个力的作用情况,从而确定质点的受力情况和运动规律。
常见的力包括重力、弹力、摩擦力等。
通过分析力的平衡情况,可以判断质点的静力学平衡或动力学平衡状态。
对于静力学平衡的质点,力的合力为零,质点处于静止状态;而对于动力学平衡的质点,合力不为零,但速度却保持不变。
五、动量守恒与动能守恒动量守恒和动能守恒是质点问题中常用的解题原理。
动量守恒指在一个封闭系统内,系统的总动量保持不变。
通过观察系统内各个质点的动量变化情况,可以得到质点的运动规律。
妙用质点组动量定理速解题
妙用质点组动量定理速解题作者:华峰来源:《中学生理科应试》2015年第06期质点组动量定理的内容是:在一段时间内质点组动量的增量,等于作用于质点组外力矢量和在这段时间内的冲量.因此,内力(质点间的相互作用力)只影响质点动量的变化,不影响质点组动量的变化.在求解有关动量问题时,我们常会遇到由两个质点组成的质点组,在恒定外力作用下,质点间有相互作用和相对运动的简单情形.在这种情况下,质点组的动量定理用Ft =Δp来表示,其中F为恒定外力,t为恒定外力作用时间,Δp为质点组(也可称系统)总动量的变化.求解此类问题时,利用上式确定系统总动量的变化、恒定外力及作用时间之间的关系,结合牛顿运动定律以及运动学公式,可使问题化难为易,较其他方法更为简单、快捷.例1如图1所示,一长木板右端固定一立柱A,总质量为M,一质量为m的人从木板左端开始,以恒定的加速度向右奔走,木板相对地面向左滑动,人跑到右端迅速(所用时间极短)抱住立柱A,此过程所用时间为t,图1此后再经过时间t′,人与木板停止运动.则().A. t′B. t′>tC. t′=tD. 不能确定解析设向右的方向为正方向(下同),木板与地面间的动摩擦因数为μ,人抱住立柱前,人与木板构成的系统总动量为p,人抱住立柱系统总动量为p′.因为人抱住立柱所用时间极短,系统动量几乎不变,所以有p′=p.整个过程中人与木板间的相互作用力是内力,对系统总动量变化没有影响,系统总动量的变化是地对木板的摩擦力作用的结果.则由质点组动量定理:对人抱住立柱前的过程有:μ(M + m)gt=p对抱住立柱后(摩擦力反向)的过程有:-μ(M+m)gt′=0-p′联立以上三式可解得:t′=t.故应选C.例2如图2所示,在光滑水平面上,质量为M的木板正以速度v1向右运动.现有一质量为m的物块以初速度v2向左运动,M与m间动摩擦因数为μ,木板足够长.要使M始终匀速运动,需及时给木板施加一个水平力F,当物块与木板的速度相等时,将力F去掉,求此过程中水平力F所做的功.解析当物块在木板上滑动时,木板在水平方向受力平衡,所以有;F=μmg.因为物块和木板组成的系统的总动量的变化是由F的作用引起的,则由质点组动量定理有:Ft=(M+m)v1- (Mv1-mv2)在时间t内M的位移为:s=v1t在这段时间内力F做的功为:W=Fs联立以上四式可解得:W=mv1(v1+v2).点评利用质点组动量定理求解,有效地避免了详细分析物块m运动具体过程所带来的麻烦,极大地简化了解题过程.例3如图3所示为一模拟货物传送的装置,A是一个表面绝缘、质量M=100 kg、电量q=+6.0×10 C的传送小车,小车置于光滑的水平地面上.在传送途中有一水平电场,电场的强度E =4.0×103 V/m,可以通过开关控制其有无.现将质量m=20 kg的货物B放置在小车左端,让它们以v0=2 m/s的共同速度向右滑行,在货物与小车快到终点时,闭合开关产生一个水平向左的匀强电场,经过一段时间后关闭电场.当货物到达目的地时,小车和货物的速度恰好为零.已知货物与小车间的动摩擦因数为μ=0.1,为了使货物不滑离小车的另一端,小车的最小长度L应为多少?(货物不带电且体积大小不计,g=10 m/s2)解析传送货物的全过程分为两个阶段:第一阶段有电场力作用,是电场力的作用使A和B 构成的系统的总动量发生改变,第二阶段为关闭电场后,A与B间有相互作用和相对运动直至速度均变为零,此阶段A与B构成的系统总动量守恒且为零,整个系统动量变为零是电场力作用的结果,则由质点组动量定理有:-qEt=0-(M+m)v0,代入已知数据可解得:t=1 s.对于A:有电场时,在水平方向受电场力和摩擦力作用,其加速度为aA1(向左),先向右减速至速度为零,又向左做匀减速运动,且加速度不变;关闭电场后,A在B的摩擦作用下,加速度为aA2(向右),向左做匀减速运动直至速度为零.则aA1=-qE+μmgM=-2.2 m/s2,aA2=μmgM=-0.2 m/s2.对于B:有无电场,B均只受摩擦力作用,加速度为aB,方向向左,一直做向右的匀减速运动,直至速度为零.则aB=-μmgm=-μg=-1 m/s2.关闭电场时,小车速度v车=v0+aA1t=-0.2 m/s.全过程小车位移s车=v2车-v202aA1+0-v2车2aA2=0.8 m,货物位移s物=-v202aB= 2 m.故小车长度至少为L=s物-s车=1.2 m.点评在运用质点组动量定理求出电场力作用时间t的基础上进行一系列顺理成章的运算,避免了应用动量守恒、能量关系以及解方程组,不仅简化了解题过程,而且简捷、明了,从而顺利、快速获解.(收稿日期:2015-02-08)。
质点运动学问题的解
§3 质点运动学问题的解上两次课我们就如何描述质点的运动情况,定义了a v r,,和给出了轨道的表达式,以及a v r ,,这些矢量在各种坐标系中的分量表达式。
如果我们已知其中的某个量,那么根据上述这些量的关系,就可求出其余各个量。
这也就是对质点运动学问题的解。
虽然,质点运动学问题各种各样的很多。
但是,对于常见质点运动学问题加以分类的话,它可分为三种类型。
一、三种类型1、第一种类型:是已知运动方程)(t r r =,求速度v 和加速度a 。
这类问题比较简单。
基本上就是按照速度和加速度在各种坐标系中的分量式直接计算。
它的主要运算过程就是微分、导数。
所以比较简单,对大家来说不会有什么问题。
2、第二种类型:是已知)(t a a =或)(v a a =或)(r a a =求)(,t r r v =。
显然这一类问题是第一类问题的逆过程,它的基本计算方法是积分,有时也要解一些简单的微分方程。
对于已知)(t a a =这种情况,只要用积分公式可直接积分。
对于后两种情况,要通过适当的积分变换后才能积分。
例如在一维的情况下:(1)如果已知:)(v f a =则有:)(v f dtdv =在一维的情况下,不需要用矢量表示,它的方向完全可由正负来表示。
将上式变换为:dt v f dv =)(这种形式之后,方可两边同时进行积分:⎰⎰⎰⎰=→=t t v v dt v f dv dt v f dv 00)()(得到速度)()(t x t v →(2)如已知:)(x f a =,则)(v f dt dv =显然不能直接积分,需作一下数学变换,将⎰⎰→=→=→==dx x f vdv x f dxdv v dx dv v dt dx dx dv dt dv )()(由这个式子可以解出)(x v ϕ=,再变换一下就可以求出:)(t x x =。
对于这类简单的数学变换大家必须要熟悉,解决物理问题的过程是离不开数学运算技巧的。
高中物理力学题解题技巧及练习
高中物理力学题解题技巧及练习引言高中物理力学题是学生研究物理时常遇到的难题之一。
本文将介绍一些解题技巧,帮助学生更好地应对力学题,并提供一些练题供学生练。
解题技巧1. 熟悉基础概念在解力学题之前,首先要熟悉基础概念,例如质点、力、加速度等。
理解这些概念的含义以及它们之间的关系将有助于理解和解决力学题。
2. 描绘力学图像在解力学题时,可以通过绘制力学图像来帮助理解问题。
将问题中的物体、力以及其作用点在图上标示出来,有助于直观地理解问题并找到解题的思路。
3. 列出已知量和未知量在解题时,将已知量和未知量列出来,有助于梳理问题。
已知量是问题中已经给出的物理量,而未知量是需要求解的物理量。
将已知量和未知量列出来后,可以应用相关的物理公式进行计算或推导。
4. 应用适当的物理公式根据问题中给出的条件,选择合适的物理公式进行计算。
熟悉常见的物理公式对于解答力学题非常重要。
在选择物理公式时,要注意将已知量和未知量代入,并根据需要进行变形计算。
5. 检查答案的合理性完成计算后,要对答案进行合理性检查。
可以通过估算、比较大小、单位检查等方法来验证答案的正确性。
如果答案符合物理规律和实际情况,那么很可能是正确的,否则需要重新检查计算过程。
练题1. 小明用力推动一个10kg的物体,产生的加速度是2 m/s^2,请计算所用的力大小。
2. 一个物体质量为5kg,向右运动,受到向左的恒力20N的作用,请计算该物体的加速度。
3. 一个小球从高空自由下落,下落过程中受到的重力作用大小为10N,请计算小球的质量。
4. 一个质量为2kg的物体受到一个10N的水平向右的力的作用,计算该物体的加速度。
5. 一个小车质量为500kg,受到一个向右的恒力1000N的作用,请计算小车的加速度。
以上是一些力学题的解题技巧和练题,希望能够帮助到学生们更好地掌握解题方法和提高解题能力。
Note: The above content offers tips and exercises for solving mechanics problems in high school physics. It provides strategies suchas understanding basic concepts, drawing mechanics diagrams, listing known and unknown quantities, applying appropriate formulas, and checking the reasonableness of answers. The document also includespractice exercises for students to enhance their problem-solving skills in mechanics.。
质点运动学问题的解
§3 质点运动学问题的解上两次课我们就如何描述质点的运动情况,定义了a v r,,和给出了轨道的表达式,以及a v r ,,这些矢量在各种坐标系中的分量表达式。
如果我们已知其中的某个量,那么根据上述这些量的关系,就可求出其余各个量。
这也就是对质点运动学问题的解。
虽然,质点运动学问题各种各样的很多。
但是,对于常见质点运动学问题加以分类的话,它可分为三种类型。
一、三种类型1、第一种类型:是已知运动方程)(t r r =,求速度v 和加速度a 。
这类问题比较简单。
基本上就是按照速度和加速度在各种坐标系中的分量式直接计算。
它的主要运算过程就是微分、导数。
所以比较简单,对大家来说不会有什么问题。
2、第二种类型:是已知)(t a a =或)(v a a =或)(r a a =求)(,t r r v =。
显然这一类问题是第一类问题的逆过程,它的基本计算方法是积分,有时也要解一些简单的微分方程。
对于已知)(t a a =这种情况,只要用积分公式可直接积分。
对于后两种情况,要通过适当的积分变换后才能积分。
例如在一维的情况下:(1)如果已知:)(v f a =则有:)(v f dtdv =在一维的情况下,不需要用矢量表示,它的方向完全可由正负来表示。
将上式变换为:dt v f dv =)(这种形式之后,方可两边同时进行积分:⎰⎰⎰⎰=→=t t v v dt v f dv dt v f dv 00)()(得到速度)()(t x t v →(2)如已知:)(x f a =,则)(v f dt dv =显然不能直接积分,需作一下数学变换,将⎰⎰→=→=→==dx x f vdv x f dxdv v dx dv v dt dx dx dv dt dv )()(由这个式子可以解出)(x v ϕ=,再变换一下就可以求出:)(t x x =。
对于这类简单的数学变换大家必须要熟悉,解决物理问题的过程是离不开数学运算技巧的。
高中物理质点和弹簧振子问题解析步骤
高中物理质点和弹簧振子问题解析步骤在高中物理学习中,质点和弹簧振子问题是一个重要的考点。
这类问题常常涉及质点在弹簧上的运动、振动频率和周期等内容。
本文将详细介绍解决这类问题的步骤,并通过具体的例题进行说明。
1. 确定问题类型首先,我们需要明确题目给出的问题类型。
质点和弹簧振子问题可以分为两种情况:一是质点沿着弹簧的轴线上下振动,二是质点在水平面内沿着弹簧的轴线左右振动。
根据题目给出的条件,确定问题类型有助于我们选择适当的解题方法。
2. 绘制示意图在解决物理问题时,绘制示意图是非常重要的一步。
通过绘制示意图,我们可以清晰地看到物体的运动方向和受力情况,从而更好地理解问题。
对于质点和弹簧振子问题,我们可以在坐标轴上绘制质点的位置随时间变化的图像,以便更好地分析问题。
3. 应用胡克定律胡克定律是解决弹簧问题的基本原理,它表明弹簧的伸长或缩短与所受的力成正比。
根据胡克定律,我们可以得到弹簧的弹性力公式:F = -kx,其中F为弹簧的弹性力,k为弹簧的弹性系数,x为弹簧的伸长或缩短量。
应用胡克定律可以帮助我们计算弹簧的弹性力和质点的加速度等关键参数。
4. 列出运动方程根据题目给出的条件和胡克定律,我们可以列出质点在弹簧上的运动方程。
对于沿轴线上下振动的情况,运动方程可以表示为:m*a = -k*x,其中m为质点的质量,a为质点的加速度,x为质点的位移。
对于水平面内左右振动的情况,运动方程可以表示为:m*a = -k*x*cosθ,其中θ为质点与水平方向的夹角。
通过列出运动方程,我们可以进一步求解问题。
5. 求解问题根据列出的运动方程,我们可以利用物理公式和数学方法求解问题。
例如,如果题目给出质点的初始位移、初始速度或振动周期等数据,我们可以通过解方程组或代入公式的方式求解质点的运动情况。
在求解过程中,我们需要注意单位换算和符号的使用,确保计算的准确性。
通过以上步骤,我们可以解决大部分质点和弹簧振子问题。
下面,我们通过一个具体的例题来进一步说明。
质点力学解题指导
第一章质点力学解题指导这一章内容包括质点运动学和质点动力学两部分。
质点运动学研究质点的位移、速度和加速度、运动学方程和轨道方程等运动特征。
这些都随所选的参考系不同而不同。
掌握质点运动学也是进一步学习质点动力学、刚体力学和分析力学所应有的理论准备。
质点运动学中有两类问题:①已知质点运动学方程,求质点的速度和加速度;②已知质点运动情况,去求质点的轨道。
解决这些问题,首先应选择适当的坐标系。
一般情况下,采用直角坐标系;在平面运动中,还可采用极坐标系;而空间曲线运动,常采用内禀方程而得到方程的解答,然后根据质点的已知运动和几何关系,再写出质点的运动学方程或轨道方程。
在此必须指出,读者应该熟练掌握速度和加速度在各种坐标系中的表达形式,还应复习矢量及其导数的有关概念和运算,才能顺利地解答习题。
质点动力学是经典力学的基础。
牛顿定律所给出的质点运动微分方程是动力学的核心。
由牛顿定律出发所推演的基本定理及有关守恒定律,是从不同侧面反映力的作用特征及质点运动规律的。
它反映了质点运动的内在规律。
除了运用微分方程求解外,还可灵活地应用其有方向性的动量、动量矩及标量性的动能定理。
这一章的内容大致可分为三类问题求解:①已知物体受力状况,求质点的运动规律.由于物体所受的力可能是时间、速度、位移的函数,因此在解此类问题时往往要进行多次积分。
②已知质点的运动规律,求质点所受的力。
求解这类问题,只需对质点的运动方程微分,得出质点的加速度,代入牛顿第二定律即可。
③是①和②的结合。
其解题基本步骤如下:1.根据题意,分析受力及运动情况,找出未知力及未知运动状况。
2.确定研究对象,对研究对象(质点)进行受力分析,画出隔离体的受力图。
3.建立适当的坐标系。
坐标系的选择,原则上是任意的,但坐标系选择得当,可以简化演算过程。
在此可借助质点的已知运动和几何关系建立运动学方程,并按分量式写出方程式。
巧妙地选取坐标系,会使所建立的微分方程变得简单。
根据经验有心力问题一般选用平面极坐标系;而空间曲线或线约束问题一般选用内禀方程较为简单;有的空间运动问题可对应选择柱坐标系或球坐标系。
质点组力学解题指导
第二章质点组力学解题指导(一)基本要求质点组力学问题比起质点力学的一些问题要复杂的多,学习者不仅要了解质 点组整体的运动特征,有时还要了解质点组内部各质点相对运动的特征。
解决质点组问题所依赖的基本理论仍然是动力学三大定理及与之相对应的三个守恒定律。
1..动量定理()∑∑===⎪⎭⎫ ⎝⎛=n i e i n i i i F v m dt d dt d 11P在这里应把系统看成一个整体,就好象是一个质点。
因此,首先还应熟练掌握质心的求法,从而在非连续质点组中采用质心运动定理。
2.动量矩定理()()∑∑-=⨯==⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=n i e i i n i i i m dt d dt d 11F r M v r J采用这个定理应注意到对点之矩和对轴之矩之间的关系,以及质点组内所有内力对任一质点或定轴之矩矢量和为零。
3.动能定理()()r F r Fd d dT n i i i i ni e i ⋅+⋅=∑∑--11这个定理与前面两个定理的不同之处在于:内力可以改变质点组的动能。
当街决多个质点组成的质点组问题时,还可以采用维里定理(n →∞),维里定理具有统计性质。
另外,可以用力学量的平均动能、平均势能来解决力做功的问题。
(二)解题要点1.分析题意,确定研究对象。
如果系统选择适当,可以使未知的约束反力成 为内力,取和后而不出现在方程中。
2.进行受力分析及运动情况的分析,这是解决问题的前提。
分析质点组的受力要区分内力和外力;而分析运动则主要是分析系统的总体运动特征。
只有在正确的分析基础上才能找到解决问题的恰当途径。
3.选择合适的定理。
一般地说,讨论平动的整体特征要运用动量定理;而讨论转动整体特征就要用动量矩定理;当问题涉及到能量关系时则要用到动能定理。
无论运用哪个定理,都应注意避免一些未知约束反力在方程中出现。
若要避开某轴上的约束反力,就可选用对该轴的动量矩定理;若要避开曲线法向反力就可用动能定理,因为这个力在这个方向并不作功。
物理学中的力学问题与解决方法
物理学中的力学问题与解决方法物理学中的力学问题一直是研究者们关注的焦点,因为力学是物理学的基础,深入研究力学问题有助于我们对自然界的运动规律有更深刻的理解。
本文将介绍一些常见的力学问题,并探讨解决这些问题的方法。
一、质点运动问题质点运动是力学中最基本的问题之一,指的是一个质点在空间中的运动情况。
常见的质点运动问题包括直线运动、曲线运动和抛体运动等。
1. 直线运动直线运动是质点在直线上的运动,可以分为匀速直线运动和变速直线运动两种情况。
对于匀速直线运动,质点在单位时间内,其位移的长度相等。
解决这类问题的方法主要是利用物理学中的位移-时间关系、速度-时间关系和加速度-时间关系等。
而对于变速直线运动,质点在单位时间内,其位移的长度是不相等的,此时我们需要利用物理学中的位移-时间关系和加速度-时间关系来求解问题。
2. 曲线运动曲线运动是质点在曲线轨道上的运动,如圆周运动、椭圆轨道等。
对于曲线运动问题,应用了牛顿力学的基本定律,即质点所受合外力等于质点的质量乘以加速度。
解决曲线运动问题的关键是确定质点所受合外力的大小和方向,并进行坐标系的选择和转换,采用向心力分解等方法进行求解。
3. 抛体运动抛体运动是一个在一个重力作用下,以一定初速度与一定角度从一定高度飞行的物体在空中的运动。
抛体运动问题需要掌握物理学中的平抛运动和斜抛运动等基本原理,结合运动学方程和初速度分解,通过计算抛体的水平和竖直分量的运动规律,以及求解其落地点、飞行时间等相关问题。
二、刚体静力学问题刚体静力学是研究刚体在平衡状态下所受受力以及受力条件的学科,解决刚体静力学问题需要掌握平衡力的概念和理论。
常见的刚体静力学问题包括平衡力的分析、支持反力的求解以及重力分析等。
解决刚体静力学问题的关键是建立合理的坐标系,进行受力分析,根据平衡条件和牛顿第一定律,列方程求解未知量。
三、动力学问题动力学问题是研究力对物体的运动产生的影响,揭示物体受外力时的运动规律。
质点运动学问题的解题思路浅析
质点运动学问题的解题思路浅析
物理学的精髓在于将特殊的情景分解为统一形式,将复杂的运动问题抽象化,从而得到有普遍性的定律。
因此,解决运动学问题,一定要从定义统一的运动模型出发,充分思考运动的基本特征,从定义运动学原理出发概括问题,然后根据问题的特点,依次推演,最终得出问题的解,就能有效解决问题。
质点运动是物理学中最简单的运动模型之一,其单位质量物体的运动遵循的是经典力学的原理,即运动的基本特征是运动的时间和空间,还有加速度、速度和位移之间存在的关系。
此外,质点运动还可以综合考虑受重力场影响下的特殊情景,同时也能考虑关节动力学及碰撞过程中的力学等问题。
解决质点运动学问题的解题思路基本如下:
第一步:仔细观察问题,建立清晰准确的模型;
第二步:根据质点运动的基本原理,写出质点运动的函数描述;
第三步:根据质点运动的特殊情景和问题特点,推演出给定条件下的解答;
第四步:最后验证结果,如果结果不符合预期,则重新建立模型或检查计算过程,直到解答得出合理的结果。
通过以上思路,就能有效求解质点运动学问题,得出建立在经典力学原理基础上具有可靠性、实用性和一类问题通用性特点的结论,也足以说明物理学的宏观普遍性及解释能力。
如何提高高考物理质点运动解析能力
如何提高高考物理质点运动解析能力在高考物理中,质点运动解析是一个重要的学习知识点。
掌握质点运动解析的方法和技巧,可以帮助学生在高考物理考试中更好地应对相关题目,提高得分率。
本文将从以下几个方面阐述如何提高高考物理质点运动解析能力。
理解质点运动的基本概念首先,要学好质点运动解析,我们需要深入理解质点运动的基本概念。
质点是一个理想化的物理模型,它假设物体的大小和形状对所研究的问题没有影响,只关注物体的质量和运动状态。
在学习质点运动时,我们要熟练掌握以下几个关键概念:1.位移:位移是指物体从初始位置到末位置的直线距离和方向。
2.速度:速度是位移随时间的变化率,它是描述物体运动快慢和方向的物理量。
3.加速度:加速度是速度随时间的变化率,它反映了物体速度变化的快慢和方向。
4.牛顿运动定律:牛顿运动定律是描述质点运动的基本规律,包括惯性定律、动力定律和作用与反作用定律。
掌握质点运动的数学表达式在质点运动解析中,数学表达式起着关键作用。
我们要熟练掌握以下几个重要的数学表达式:1.匀速直线运动的位移公式:[ s = vt ]2.匀速直线运动的速度公式:[ v = ]3.匀加速直线运动的位移公式:[ s = v_0t + at^2 ]4.匀加速直线运动的速度公式:[ v = v_0 + at ]5.牛顿第二定律:[ F = ma ]学会分析质点运动的图形在高考物理中,质点运动的图形分析是一种常用的方法。
以下是一些常用的图形分析技巧:1.v-t图:v-t图可以直观地表示物体速度随时间的变化情况。
通过观察v-t图,我们可以判断物体的加速或减速情况。
2.s-t图:s-t图可以表示物体位移随时间的变化情况。
通过观察s-t图,我们可以判断物体的匀速或匀加速运动情况。
3.a-t图:a-t图可以表示物体加速度随时间的变化情况。
通过观察a-t图,我们可以判断物体的加速度变化情况。
培养解题思路和技巧在解决质点运动问题时,培养解题思路和技巧非常重要。
高中化学质点运动题解题思路详述
高中化学质点运动题解题思路详述在高中化学学习过程中,质点运动题是一个常见的考点。
这类题目主要考察学生对质点运动的基本概念和运动规律的理解,以及解题的思路和方法。
下面将详细介绍解答这类题目的思路和技巧。
首先,解答质点运动题的第一步是明确题目所给的条件和要求。
通常,题目会给出质点的质量、速度、加速度等参数,并要求求解质点的位移、速度、加速度等。
在阅读题目时,要仔细分析并提取关键信息,确保理解题目的要求。
其次,根据题目所给的条件和要求,运用质点运动的基本公式进行计算。
常见的质点运动公式包括位移公式、速度公式和加速度公式。
例如,对于匀加速直线运动,位移公式可以表示为:s = ut + 0.5at^2,其中s为位移,u为初速度,t为时间,a为加速度。
根据题目所给的条件,将已知量代入公式中,求解未知量。
在解答质点运动题时,需要注意以下几点:1. 单位的统一:在计算过程中,要注意将所有物理量的单位统一。
如果题目给出的单位与公式中的单位不一致,需要进行单位换算。
2. 时间的选择:在解答质点运动题时,要根据题目所给的条件和要求,选择合适的时间点进行计算。
通常,可以选择初态、末态或某个特定时刻进行计算。
3. 加速度的正负:在计算过程中,要注意加速度的正负。
加速度为正表示质点的运动方向与正方向一致,加速度为负表示质点的运动方向与正方向相反。
4. 考虑特殊情况:有些质点运动题可能存在特殊情况,如匀速直线运动、静止、自由落体等。
在解答这类题目时,要根据题目的要求,选择合适的公式进行计算。
接下来,通过具体的例子来说明解答质点运动题的思路和方法。
例题1:一个质点从静止开始,以2 m/s^2的加速度匀加速运动,经过5秒后的位移是多少?解答思路:根据题目所给的条件,质点的初速度u为0 m/s,加速度a为2m/s^2,时间t为5秒。
根据位移公式s = ut + 0.5at^2,将已知量代入公式中,得到s = 0 + 0.5 * 2 * 5^2 = 25 m。
高中物理教案:分析利用质点参考系和坐标系解决复杂物理问题的方法
高中物理教案:分析利用质点参考系和坐标系解决复杂物理问题的方法分析利用质点参考系和坐标系解决复杂物理问题的方法在高中物理学习中,质点数目众多,物理问题非常复杂。
如何分析利用质点参考系和坐标系解决复杂物理问题是非常重要的一步。
本文将分析利用质点参考系和坐标系解决复杂物理问题的方法。
一、物理问题的参考系物理学中的参考系是指观察物体或物理现象的位置和时间。
在研究物理问题时,选择适当的参考系对问题的解决有着重要的影响。
1.1 惯性参考系惯性参考系是没有外力作用的参考系,物体在该参考系中满足牛顿惯性定律。
因此,在惯性参考系中的物理现象是最基本的。
1.2 非惯性参考系非惯性参考系则是有外力作用的参考系。
在非惯性参考系中的物体不再满足牛顿惯性定律,物体的运动状态会受到外力的影响。
1.3 同步惯性参考系同步惯性参考系是惯性参考系下相对静止的参考系。
在该参考系中,时间和空间不会受到外力的影响,因此物体在该参考系中的运动状态符合牛顿惯性定律。
二、质点参考系质点参考系是一种特殊的参考系,用于解决多质点物理问题的复杂性。
在该参考系中,多个物体可以看作相互独立,因此问题可以简化为研究单个质点的运动状态。
例如,当多个物体在相互碰撞时,利用质点参考系就可以简化为研究单个物体在碰撞中的运动状态,从而更容易解决问题。
三、坐标系坐标系是描述物体位置的一种方式,通常用指定空间中的基准点和一个或多个轴来定义。
在坐标系中,位置可以表示为一个或多个数值。
由于坐标系可以用于描述物体位置,因此,在物理学中广泛使用。
例如,在研究物体运动时,可以使用x、y和z三维坐标系来描述物体的位置随时间的变化。
四、分析利用质点参考系和坐标系解决复杂物理问题的方法4.1 确定适当的参考系在解决物理问题时,首先需要确定适当的参考系。
这涉及到了对问题本身的理解和物理知识的应用。
例如,当研究多质点碰撞问题时,可以选择质点参考系来简化问题。
4.2 确定适当的坐标系在确定参考系之后,需要选择适当的坐标系。
高中化学质点运动题解题思路
高中化学质点运动题解题思路化学中的质点运动题是高中化学中的重要内容之一,也是学生们经常遇到的难题。
解题时,我们需要运用一些基本的物理概念和数学方法,同时也需要注意一些常见的考点和解题技巧。
本文将通过几个具体的题目来说明解题思路,并给出相应的解答和分析。
题目一:一个小球自由下落,从自由落体运动开始,下落了2秒,下落的距离为20米。
求小球下落的平均速度。
解析:根据题目中给出的信息,我们可以知道小球下落的时间为2秒,下落的距离为20米。
平均速度的定义是位移与时间的比值,即v = Δx / Δt。
在这个问题中,位移Δx为20米,时间Δt为2秒。
所以,小球下落的平均速度为10米/秒。
题目二:一个小球自由下落,从自由落体运动开始,下落了2秒,下落的距离为20米。
求小球下落的瞬时速度。
解析:瞬时速度是指物体在某一瞬间的速度,它可以通过求导数的方式得到。
在这个问题中,小球自由下落的运动是匀加速直线运动,其速度随时间的变化是匀速变化的。
由于小球下落的时间为2秒,所以在任意时刻t,小球的瞬时速度等于加速度乘以时间。
加速度g在地球上的近似值为9.8米/秒²。
因此,小球下落的瞬时速度v = g * t = 9.8 * t。
题目三:一个小球自由下落,从自由落体运动开始,下落了2秒,下落的距离为20米。
求小球下落的加速度。
解析:加速度是指物体速度的变化率,可以通过求速度对时间的导数得到。
在这个问题中,小球自由下落的运动是匀加速直线运动,其速度随时间的变化是匀速变化的。
由于小球下落的时间为2秒,所以小球的加速度等于速度变化量Δv除以时间Δt。
根据匀加速直线运动的公式v = v0 + a * t,其中v0为初速度,t为时间,a为加速度。
在自由落体运动中,小球的初速度为0,所以Δv = v - v0 = v - 0 = v。
所以小球下落的加速度a = Δv / Δt = v / Δt = v / 2。
通过以上三个题目的解析,我们可以总结出解决化学质点运动题的几个关键点:1. 理解题目中给出的信息:首先要明确题目中给出的具体数据,如时间、距离等,这些数据是解题的基础。
《质点动力学》选择题解答与分析(材料应用)
2 质点力学的运动定律守恒定律2.1直线运动中的牛顿运动定律1. 水平地面上放一物体A,它与地面间的滑动摩擦系数为μ.现加一恒力F如图所示.欲使物体A有最大加速度,则恒力F与水平方向夹角θ 应满足(A) sinθ =μ.(B) cosθ =μ.(C) tgθ =μ.(D) ctgθ =μ.答案:(C)参考解答:按牛顿定律水平方向列方程:,)sin(cos amFgmFAA=--μθθ显然加速度a可以看作θ的函数,用高等数学求极值的方法,令,0dd=θa,有.μθ=tg分支程序:凡选择回答错误的,均给出下面的进一步讨论:1.一质量为m的木块,放在木板上,当木板与水平面间的夹角θ由00变化到090的过程中,画出木块与木板之间摩擦力f随θ变化的曲线(设θ角变化过程中,摩擦系数μ不变).在图上标出木块开始滑动时,木板与水平面间的夹角θ0,并指出θ与摩擦系数μ的关系.(A) 图(B)正确,sinθ0 =μ.(B) 图(A)正确,tgθ 0=μ.答案:(B)参考解答:(1) 当θ较小时,木块静止在木板上,静摩擦力;sinθmgf=(正确画出θ为0到θ 0之间的f-θ 曲线)(2) 当θ=θ 0时(tgθ 0=μ),木块开始滑动;(3)θθ>时,滑动摩擦力,cosθμmgf=FθA(正确画出θ为θ 0到90°之间的f -θ曲线) .2.2曲线运动中的牛顿运动定律1. 如图所示,假设物体沿着竖直面上圆弧形轨道下滑,轨道是光滑的,在从A 至C 的下滑过程中,下面哪个说法是正确的?(A) 它的加速度大小不变,方向永远指向圆心. (B) 它的速率均匀增加. (C) 它的合外力大小变化,方向永远指向圆心. (D) 它的合外力大小不变. (E) 轨道支持力的大小不断增加. 答案: (E)参考解答:根据牛顿定律法向与切向分量公式:.dtd ,2υυm F R m F t n == .cos ,sin θθmg F mg N F t n =-= 物体做变速圆周运动,从A 至C 的下滑过程中速度增大,法向加速度增大。
质点组力学解析.pptx
2、 部分守恒
条件
n i 1
F (e) ix
0
dpx dt
0
n
或 px mivix mvcx 常数 i 1
因而,在这一情形下,虽然质点组的动量并不是一个恒矢量,但它在 这一轴(现在 x 轴)上的投影却保持为常数,或者说,质点组质心的 速度,在这一轴上的投影为一常数,亦即我们得到了一个第一积分, 在解算具体问题时,常常要用到这个关系。
zi Fiy(e) )
d
dt
n
mi (zi xi
i 1
xi zi )
n
(zi Fix(e)
i 1
xi Fiz(e) )
d
dt
n
mi (xi yi
i 1
yi xi )
n
(xi Fiy(e) yi Fix(e) )
i 1
(2.3.6)
第20页/共69页
(2)动量矩守恒律
1、全部守恒 如果所有作用在质点组上的外力对某一固定点 O 的合力矩为零,即
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式中
d 2rc dt 2
是质心的加速度。方程(2.2.9)表明,质点组质心的运动,
就好像一个质点的运动一样,此质点的质量等于整个质点组的质量,作用 在此质点上的力,等于作用在质点组上所有诸外力的矢量和,这就是质心 运动定理。
第10页/共69页
(3)动量守恒律
1、 全部守恒:条件
以
F (i) i
表之;另一为外力,以
F (e) i
表之。由牛顿运动第二定律,得质
点 pi 的运动微分方程为
第5页/共69页
mi
d 2ri dt 2
F (e) i
F (i) i
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第二章质点组力学
解题指导
(一)基本要求
质点组力学问题比起质点力学的一些问题要复杂的多,学习者不仅要了解质 点组整体的运动特征,有时还要了解质点组内部各质点相对运动的特征。
解决质点组问题所依赖的基本理论仍然是动力学三大定理及与之相对应的三个守恒定律。
1..动量定理
()∑∑===⎪⎭⎫ ⎝⎛=n i e i n i i i F v m dt d dt d 11P
在这里应把系统看成一个整体,就好象是一个质点。
因此,首先还应熟练掌握质心的求法,从而在非连续质点组中采用质心运动定理。
2.动量矩定理
()()∑∑-=⨯==⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=n i e i i n i i i m dt d dt d 11F r M v r J
采用这个定理应注意到对点之矩和对轴之矩之间的关系,以及质点组内所有内力对任一质点或定轴之矩矢量和为零。
3.动能定理
()()r F r F
d d dT n i i i i n
i e i ⋅+⋅=∑∑--11
这个定理与前面两个定理的不同之处在于:内力可以改变质点组的动能。
当街决多个质点组成的质点组问题时,还可以采用维里定理(n →∞),维里定理具有统计性质。
另外,可以用力学量的平均动能、平均势能来解决力做功的问题。
(二)解题要点
1.分析题意,确定研究对象。
如果系统选择适当,可以使未知的约束反力成 为内力,取和后而不出现在方程中。
2.进行受力分析及运动情况的分析,这是解决问题的前提。
分析质点组的受
力要区分内力和外力;而分析运动则主要是分析系统的总体运动特征。
只有在正确的分析基础上才能找到解决问题的恰当途径。
3.选择合适的定理。
一般地说,讨论平动的整体特征要运用动量定理;而讨论转动整体特征就要用动量矩定理;当问题涉及到能量关系时则要用到动能定理。
无论运用哪个定理,都应注意避免一些未知约束反力在方程中出现。
若要避开某轴上的约束反力,就可选用对该轴的动量矩定理;若要避开曲线法向反力就可用动能定理,因为这个力在这个方向并不作功。
4.对各种守恒条件要有敏锐地判断能力。
有时守恒条件虽不严格符合,但经过分析,作出合理近似处理而使之能够近似满足时,也不要放弃利用守恒定律的机会。
5.对于两体问题,如果只讨论相对运动,就可以把其中之一(质量较大者)当作参考系,另一物体的惯性质量换为折合质量即可列出方程。
6.解决变质量物体问题,最好按下面关于此问题所述的解题步骤进行。
(三)基本方法
与质点力学的基本定理相同,质点组的基本定理也可以分为两类。
动量定理、质心定理和动量矩定理属于第一类,动能定理属于另一类。
现在仅把它们在质点组中的应用的不同给予补充:第一类问题考虑到质点组总体运动的方向性,就可应用质心动量及动量矩定理。
这些定理在描述质点组运动时反映了方向性,而且任何质点组的运动都可分解为质心的平动和绕质心的转动两部分。
当质点组在空间作任意运动时,质心的运动有三个分量,绕质心的转动也可以分解为三个绕坐标轴转动的分量。
引起这六个运动量改变是相应的外力和外力矩。
实际上,定理提供了六个运动微分方程,其中三个表示平动;三个表示转动。
因此,可以求出运动量的大小和方向,以及力或力矩来。
第二类问题是考虑机械运动与其它运动形态转化的问题。
这时应用动能定理,它始终只是一个方程,并不是什么方向的力在这里都要考虑,采用的只是做功的这部分力才会引起质点组动能的改变。
因此,利用动能定理可以算出速度、加速度的大小;也可以算出能做功的这部分力的大小,或算出相应的位移。
其次,在力的分类上两者都有区别。
在动量定理和动量矩定理中,内力和内力矩不会引起动量和动量矩的改变,因此,可以不考虑内力仅考虑外力。
而在动能定理中,
内力是要做功的,它对质点组动能的变化有影响。
由于两类定理不同,我们在解题时,要根据问题的具体情况灵活选择。
变质量问题,是质点组中出现的一个新问题。
对待这类问题,除了首先要理解变质量运动微分方程的各项物理意义外,还应注意到运用此类方程求解变质量物体动力学问题的一些标准算法。
1.明确所研究系统,找出质点组在任一时刻的质量,即质量变化规律。
一般
采用惯性参照系较为方便。
2.分析系统的运动,确定什么是本体速度和微元与本体分离速度v或合并速
度u。
3.找出质量的变化规律。
4.马上得到质点组外力变化的规律
5.写出运动微分方程及分量式。
6.进行适当的数字变化,进行求解。
以上不论是哪一类问题,在进行演算时的主要步骤与思路大致相同。
应用基本定理解答问题的一些经验是值得学习的,先归纳如下:
1.选定质点组为研究对象。
第一类问题时选对象尽可能不要求未知力;第二
类问题把整个运动系统当作研究对象来处理。
2.分析质点组所受的力时,第一类问题只分析系统受的外力(主动力、约束
力、摩擦力等);第二类问题要考虑内力。
3.质点组基本定理只能用于惯性系,在计算时,特别是遇到速度时,要经常
留心对惯性系“绝对量”的使用。
4.为了在计算中有效地消除未知力,所以在确定哪些物体为一个质点组时,
应尽可能地把可能多的未知力都包含在内力之中。
5.已知外力时,根据质心运动定理,即可写出质心运动方程;反之,已知质
心运动规律时,便可确定外力的向量和。
在应用质心运动定理时,不必考虑内力,当体系某一部分位移已知时,应用质心运动守恒定律,还有可能求得体系的另一部分位移。
此时要注意各位移的方向。
6.应用动量定理时,根本不用考虑某些复杂的未知内力。
因此,常用来研究
连续介质(液体或气体)的运动。
而动量守恒定律,可以从体系中某一部分的平动速度变化求出体系另一部分速度,而且动量守恒定律还被广泛用到碰
撞问题中。
7.若质点组运动同时包括平动与转动时,应用动量矩定理就比较方便,此时不必考虑内力的影响。
而此时应用动量守恒定律,就可以利用体系内某一部分的角速度(或角位移)变化,求出体系的另一部分的角速度(或角位移)。
8.计算功时,应该了解质点组各部分重力做的总功等于总重力与质心位移的乘积,而力矩做功等于力矩与角位移的乘积。