第一篇:浅析高中物理力学教学的难点与多样化策略
浅析高中物理力学教学的难点与多样化策略
力学作为高中物理教学的重要组成部分,既是物理教学的难点,也是最关键的知识点,为了能够加深学生对物理力学知识的研究,需要对高中物理力学教学实施多样化教学策略,将物理力学与各种教学活动相结合,从而达到促进学生物理知识学习的目的。
一、高中物理力学教学的难点
1.高中物理力学较为抽象
物理作为一门抽象的学科,不仅物质的相互作用较为抽象,连
物理力学也是较为抽象的,在高中物理力学实际教学活动中,由于学生的基础知识不牢固,对力学计算无法进行分析,而大多数高中物理力学的公式都是由传统力学的公式简化出来的,这样使学生更难理解物理力学公式。
2.理论知识大于实践活动
一直以来,我国高中物理力学教学的重点都放在理论知识上,这是由于学生基础力学知识不足,无法解决力学的相关问题,因此,教师更加注重理论知识教学。然而高中物理力学是需要结合实践活动的,这样能让学生将实践活动内容与力学理论知识进行结合,最大化提高学生对物理力学知识的理解。
二、高中物理力学教学的多样化策略
1.课堂教学与实验活动相结合
教师在开展物理力学教学活动前,就应告诉学生物理是一门需要实验的学科,物理的教学宗旨是让学生探索宇宙万物的运动规律,理解物体现象的发生,而物理力学则是让学生透过物体运动规律,对物理学本身加深理解。高中物理教学过程中,教师需要加入大量的实验,让学生通过物理实验知道物理的理论知识是能够与实际生活相结合的。
2.课堂活动与课外活动相结合
开展高中物理力学教学活动时,不仅要在课堂教学中增加教学活动,更要拓展课外教学,利用学校实验室拓展课外物理教学活动,如组织力学兴趣小组、开展力学实验活动等,让学生在教师的引导下,主动参与教学活动,探索物理力学的意义。通过各种教学活动,学生对抽象的力学公式有着更为直观的理解,并且对学习力学知识的兴趣也提高了许多。
3.学习使命与学习兴趣相结合
无论教师为学生创建了多么好的学习环境,或是为学生开展了各式各样的教学活动,学生的学习使命仍旧需要学生自己完成,教师在开展教学活动时,要增强学生的使命感,让学生自行解决学习过程中的各种困难,懂得学习力学的意义,帮助学生提高学习物理的兴趣。
高中物理力学教学由于自身的特殊性,一直以来都是各个学校开展物理教学工作的难点之一,然而只要教师能够将力学知识与各种实践活动相结合,在教学工作中不断总结教学经验,使用多样化教学手段,以提高学生的物理能力为教学目标,就能够在提升物理力学教学质量的同时,促进学生的全面发展。
编辑 鲁翠红
第二篇:高中物理力学知识点总结与归纳
高中物理力学知识点总结与归纳(1)
1.力的作用、分类及图示
⑴力是物体对物体的作用,其特点有一下三点:①成对出现,力不能离开物体而独立存在;②力能改变物体的运动状态(产生加速度)和引起形变;③力是矢量,力的大小、方向、作用点是力的三要素。
⑵力的分类:①按力的性质分类;②按力的效果分类。
⑶力的图示:画图的几个关键点①作用点,即物体的受力点;②力的方向,在线的末端用箭头标出;③选定标度,并按大小结合标度分段。
2.重力
⑴产生:①由于地球吸引而产生(但不等于万有引力)。②方向竖直向下。③作用点在重心。
⑵大小:①G=mg,在地球上不同地点g不同。②重力的大小可用弹簧秤测出。
⑶重心:①质量分布均匀的有规则形状物体的重心,在它的几何中心。②质量分布不均匀或不规则形状物体的重心,除与物体的形状有关外,还与质量的分布有关。③重心可用悬挂法测定。④物体的重心不一定在物体上。
3.弹力
⑴产生:①物体直接接触且产生弹性形变时产生。②压力或支持力的方向垂直于支持面而指向被压或被支持的物体;③绳的拉力方向沿着绳而指向绳收缩的方向。
有接触的物体间不一定有弹力,弹力是否存在可用假设法判断,即假设弹力存在,通过分析物体的合力和运动状态判断。
⑵胡克定律:在弹性限度内,F=KX,X-是弹簧的伸长量或缩短量。
4.摩擦力
⑴静摩擦力:①物接触、相互挤压(即存在弹力)、有相对运动趋势且相对静止时产生。②方向与接触面相切,且与相对运动趋势方向相反。③除最大静摩擦力外,静摩擦力没有一定的计算式,只能根据物体的运动状态按力的平衡或F=ma方法求。
判断它的方向可采用“假设法”,即如无静摩擦力时物体发生怎样的相对运动。
⑵滑动摩擦力:①物接触、相互挤压且在粗糙面上有相对运动时产生。②方向与接触面相切且与相对运动方向相反(不一定与物的运动方向相反)②大小f=μFN。(FN不一定等于重力)。
滑动摩擦力阻碍物体间的相对运动,但不一定阻碍物体的运动。
摩擦力既可能起动力作用,也可能起阻力作用。
5.力的合成与分解
⑴合成与分解:①合力与分力的效果相同,可以根据需要互相替代。①力的合成和分解遵循平行四边形法则,平行四边形法则对任何矢量的合成都适用,力的合成与分解也可用正交分解法。③两固定力只能合成一个合力,一个力可分解成无数对分力,但力的分解要根据实际情况决定。
⑵合力与分力关系:①两分力与合力F1 +F2 ≥F≥F1 -F2,但合力不一定大于某一分力。②对于三个分力与合力的关系,它们同向时为最大合力,但最小合力则要考虑其中两力的合力与第三个力的关系,例如3N、4N、5N三个力,其最大合力F=3+4+5=12N,但最小合力不是等于三者之差,而是等于0。
6.在共点力作用下物体的平衡
⑴物体所处状态:①此时物体所受合力=0。②物处于静止或匀速运动状态,即平衡状态。
⑵两平衡力与作用反作用力:①平衡力作用在同一物体上,其效果可互相抵消,它们不一定是同一性质的力;②作用与反作用力分别作用在两不同的物体上,其效果不能互相抵消(其效果要结合各个物体的其他受力情况分析),但必是同一性质的力。
7.物体的受力分析
⑴确定研究对象:①隔离法:研究对象只选一个物体。②整体法:研究对象是几个物体组成的系统。③应用整体法一般要求这几个物体的运动加速度相同,包括系统中各物体均处于平衡状态(当加速度不同时,也可应用)。
⑵作力的示意图(力图):
①选择对象。②按顺序画:一般按重力、弹力、摩擦力的顺序画受力图,应用整体法时系统中各物体间相互作用力(内力)不要画。③注意摩擦力:是否存在,方向如何。④注意效果力:它是由其他的“性质力”如弹力、重力等提供的,不要把这些“效果力”再重复作为一个单独的力参与受力分析。⑤作图准确。
第三篇:高中物理力学综合
力学综合
教学目标
通过力学总复习,加深同学们对力学知识的纵向和横向联系的理解;使同学们熟悉和掌握力学部分的典型物理情景;并通过对典型物理情景的剖析,掌握力学问题的思维方法和掌握解决物理问题的基本方法.
教学重点、难点分析
力学知识的横向联系和纵向联系;力与运动的关系;在物体运动过程中,以及物体间相互作用的过程中,能量变化和动量变化的分析.
教学过程设计
一、力学知识概况
二、知识概述
(一)牛顿运动定律
第1页(共25页)
动力学部分的研究对象,就物体而言分为单体、连接体;就力而言,分为瞬时力与恒力,要通过典型题掌握各自的要领.其中对物体的受力分析,特别是受力分析中的隔离法与整体法的运用是至关重要的,要结合相关题型加以深化.特别是斜面体上放一个物块,物块静止或运动,再对斜面体做受力分析.近年来的试题更趋向于考查连接体与力的瞬时作用相结合的问题.复习中不妨把两个叠加的物体在斜面上运动,分析某个叠加体的受力这类问题当做一个难点予以突破,其中特别注意运用整体法与隔离法在加速度上效果一致的特点.可谓举一反三,触类旁通.
质点做圆周运动时,其向心力与向心加速度满足牛顿第二定律.
万有引力提供向心力,天体的匀速圆周运动问题,是牛顿第二定律的重要应用.
从历年高考试题看,其命题趋势是逐渐把力的瞬时效应与连接体的合分处理结合起来,使考生具有灵活运用这方面知识的能力,其要求有逐年提高倾向.因此对本章的知识的复习必须注意到这一点.
从能力上讲,受力分析的能力、运动分析的能力依然是考查的重点.对研究对象进行正确的受力分析、运动分析,是解决动力学问题的关键.
1.力和运动的关系
物体受合外力为零时,物体处于静止或匀速直线运动状态;物体所受合外力不为零时,产生加速度,物体做变速运动.若合外力恒定,则加速度大小、方向都保持不变,物体做匀变速运动,匀变速运动的轨迹可以是直线,也可以是曲线.物体所受恒力与速度方向处于同一直线时,物体做匀变速直线运动.根据力与速度同向或反向,可以进一步判定物体是做匀加速直线运动或匀减速直线运动;若物体所受恒力与速度方向成角度,物体做匀变速曲线运动.
物体受到一个大小不变,方向始终与速度方向垂直的外力作用时,物体做匀速圆周运动.此时,外力仅改变速度的方向,不改变速度的大小.
物体受到一个与位移方向相反的周期性外力作用时,物体做机械振动. 表1给出了几种典型的运动形式的力学和运动学特征.
第2页(共25页)
综上所述:判断一个物体做什么运动,一看受什么样的力,二看初速度与合外力方向的关系.
在高中阶段所解决的力与运动的关系问题,无外乎已知物体运动情况,求物体的受力情况;已知物体受力情况,求物体的运动情况.
力与运动的关系是基础,在此基础上,我们还要陆续从功和能、冲量和动量的角度,进一步讨论运动规律.
2.力的独立作用原理
物体同时受几个外力时,每个力各自独立地产生一个加速度,就像别的力不存在一样,这个性质叫做力的独立作用原理.物体的实际加速度就是这几个分加速度的矢量和.根据力的独立作用原理解题时,有时采用牛顿第二定律的分量形式
Fx=max Fy=may 分力、合力及加速度的关系是
在实际应用中,适当选择坐标系,让加速度的某一个分量为零,可以使计算较为简捷,通常沿实际加速度方向来选取坐标,这种解题方法称为正交分解法.
第3页(共25页)
如图1-9-1,质量为m的物体,置于倾角为θ的固定斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为μ,若要求物体的加速度,可先作出物体的受力图.沿加速度方向建立坐标并写出牛顿第二定律的分量形式
mgsinθ-f=ma,f=μN mgcosθ-N=0 物体的加速度
对于物体受三个力或三个以上力的问题,采用正交分解法可以减少错误,做受力分析时要避免“丢三落四”.
(二)力的积累
从力在空间上的积累效果与力在时间上的积累效果两个角度,来研究物质运动状态变化的规律,是高中物理重点内容.深入理解“功是能量转化的量度”,以及理解在动量守恒过程中能量的变化,是这部分的核心,应着重做好以下几项工作:
1.深入理解几个重要概念
本讲研究的概念较多,有功、功率、动能、重力势能、弹性势能、机械能、冲量、动量等重要概念,这是本讲知识的基础,对于它们的物理意义必须进一步深入理解.
(1)打破思维惯性,正确认识功的计算公式.
功的计算公式W=Fscosθ应用比较广泛,不仅机械功计算经常要应用它,电场力做功和磁场力做功有时也要应用它进行计算.
(2)运用对比方法,区分几个不同的功率概念. ①正确区别P=W/t和P=Fvcosθ的应用范围.
前者为功率的普适定义式,后者是前者导出的机械功的计算公式;前者求出的是t时间内的平均功率,当然t趋近零时,其结果也为瞬时功率,后者公式中的v为瞬时速度大小,求出的功率为瞬时功率;若v为平均速度大小,F且为恒力,求出的即为平均功率.
第4页(共25页)
在运用P=Fvcosθ进行计算时,要注意θ的大小,也可能求出负值,那是表示阻力的功率,要注意P和F及v是对应的,通常讲汽车的功率是指汽车牵引力的功率.
②正确区别额定功率和实际功率的不同.
额定功率是指机器正常工作时输出的最大功率.实际功率是指机器实际工作时的功率,一般不能超过额定功率.
③正确区分汽车两种启动方法的物理过程的不同.(3)正确理解势能概念.
中学教材研究了重力势能、弹性势能、分子势能、电势能等概念,还要求能够直接运用公式计算重力势能和电势能的大小.
不管哪种形式的势能,其对应的作用力均为保守力,它们做功与路径无关,只与物体的始末位置有关,并且W=-△Ep.势能是个相对量,它的大小与所取的零势能位置有关,但势能的变化与零势能位置的选取无关.因此,为了处理问题方便,要巧妙选取零势能的参考位置.
势能是个标量,它的正负是相对于零势能而言的.比较势能的大小,要注意它们的正负号. 势能属于系统所共有,平时讲物体的重力势能,实际上是物体与地球组成的系统所共有.又如,氢原子核外电子所具有的电势能,实际上应为氢原子所具有.
(4)深入理解动量和冲量的物理意义. ①弄清动量和动能的区别和联系.
动量和动能都是描述物体机械运动状态量的物理量,它们的大小存在下述关系:
它们都是相对量,均与参照物的选取有关,通常都取地球为参照物. 动量是矢量,动能是标量.
物体质量一定,若动能发生变化,动量一定发生变化;若动量发生变化,动能不一定发生变化.例如物体做匀速圆周运动,动能不变,而动量时刻在变.
②正确理解冲量I=Ft.
第5页(共25页)
I=Ft适用于恒力冲量的计算,是个矢量式,I和F是对应的,方向相同.某一恒力有冲量,该力不一定做功;某一恒力做功,该力一定有冲量.
③弄清冲量和动量的关系.
合外力冲量是物体动量变化的原因,而非动量的原因. 2.熟练掌握动能定理和机械能守恒定律的应用(1)运用动能定理要善于分析物理过程.
例如,总质量为M的列车,沿水平直线轨道匀速前进,其末节车厢质量为m,中途脱节.司机发觉时,机车已行驶L的距离,于是立即关闭发动机滑行.设运动的阻力与质量成正比,比例系数为k,机车的牵引力恒定.当列车的两部分都停止时,它们的距离是多少?
解本题时应注意,前面的列车从脱钩以后到停止,整个运动过程有两个阶段:第一阶段牵引力没撤去时,列车做匀加速直线运动;第二阶段为关闭发动机滑行阶段.运用动能定理时不必分阶段分别列式去研究,应该从整个过程考虑列以下方程式:
再对末节列车应用动能定理,有:
再从整体考虑,有F=kMg
③
本问题求解时也可假设中途脱节时,司机立即发觉并关闭发动机,则整个列车两部分将停在同一地点.然而实际上是行驶了距离L后才关闭发动机,此过程中牵引力做的功可看作用来补偿前面列车多行驶s克服阻力所做的功,即
kMgL=k(M-m)g△s
(2)运用动能定理解连接体问题时,要注意各物体的位移及速度的关系.
第6页(共25页)
如图1-9-2所示,在光滑的水平面上有一平板小车M正以速度v向右运动.现将一质量为m的木块无初速地放上小车,由于木块和小车间的摩擦力的作用,小车的速度将发生变化.为使小车保持原来的运动速度不变,必须及时对小车施加一向右的水平恒力F.当F作用一段时间后把它撤去时,木块恰能随小车一起以速度v共同向右运动.设木块和小车间的动摩擦因数为μ.求在上述过程中,水平恒力F对小车做多少功?
本题中的m和M是通过摩擦相互联系的.题中已经给出最后两者速度均为v,解题的关键是要找出s车和s木的关系.
由于s车=vt,s木=vt/2,所以
s车/s木=2/1
①
根据动能定理,对于木块有
对于车有
WF-μmgs车=0
③ 将①式、②式和③式联系起来,可得 W=mv2.
3.强化动量守恒定律及其与功能关系的综合应用的训练(1)重视动量守恒定律应用的思维训练. 例如下面这道试题.
如图1-9-3所示,一排人站在沿x轴的水平轨道旁,原点O两侧的人的序号都记为n(n=1,2,3,„).每人手拿一个沙袋,x>0一侧的每个沙袋质量m=14kg;x<0一侧的每个沙袋质量为m′=10kg.一质量为M=48kg的小车以某初速度从原点出发向x正方向滑行,不计轨道阻力.当车每经过一人身旁时,此人就把沙袋以水平速度u朝与车相反的方向沿车面扔到车上,u的大小等于扔此袋之前的瞬间车速大小的2n倍(n是此人的序号数).(1)空车出发后,当车上堆积了几个沙袋时车就反向滑行?(2)车上最终有大小沙袋共多少个?
第7页(共25页)
先确定车上已有(n-1)个沙袋时,车与沙袋的动量大小p1,和第n个人扔出的沙袋动量大小p2.如果p2>p1,则车反向滑行;若p1=p2就停止.要能运用不等式讨论,得出结果.题目中第(2)问,车沿x负方向运动时,也应能用上述思维方法进行分析讨论.
(2)强化动量守恒定律与能量转化的综合计算.
动量守恒定律与机械能守恒定律是两个重要的守恒定律,一些物理过程常常需要运用这两个守恒定律进行处理,这就构造了一类动量和能量的综合题.详见后面例题.
(三)典型物理情景
[例1]一光滑球夹在竖直墙与放在水平面上的楔形木块间,处于静止.若对光滑球施一个方向竖直向下的力F,如图1-9-4所示,整个装置仍处于静止,则与施力F前相比较
[
] A.水平面对楔形木块的弹力增大 B.水平面对楔形木块的摩擦力不变 C.墙对球的弹力不变 D.楔形木块对球的弹力增大 分析与解答:
施加力F,相当于球“重”增加,这样按球“重”G增加来分析各个力的变化,就使问题简化了一层,从整体分析受力,不难得出水平面对楔形木块的弹力增加.
确定选项A正确.
但是,若简单地认为竖直方向的力增加,不会影响水平方向的力的变化,就认定选项B(甚至于选项C)也正确,就犯了片面分析的错误.
如果从另一角度稍加分析,不难看出球与墙之间是有相互作用力的,若没有墙,球就不可能静止.
第8页(共25页)
以球为研究对象,其受力如图1-9-5所示,墙对球的弹力T和斜面对球的弹力N1分别为
T=Gtanθ,N1=G/cosθ
G增加,当然T、N1都增加.T增加,从整体看水平面对楔形木块的摩擦力f=T.因此四个选项中所涉及到的力都应是增大的.
本题选项A、D正确.
[例2]在图1-9-6所示的装置中,AO、BO是两根等长的轻绳,一端分别固定在竖直墙上的同一高度的A、B两点,∠AOB=120°,用轻杆CO使OA、OB两绳位于同一水平面内,OD垂直于AB,轻杆OC与OD在同一竖直平面内,C端固定在墙上,∠COD=60°.在结点O用轻绳悬挂重为G的物体,则绳OA受到的拉力大小为____;杆OC受到的压力大小为____.
分析与解答:
本题的“难”在于涉及三维空间,但是题目也明确给出了两个平面:△AOB所在的水平面及△COD所在的竖直平面.本题应从我们熟悉的平面问题入手来解.
第9页(共25页)
位于水平面内的AO、BO两绳等长,且整个装置左右对称,可见两绳的拉力相等,设为T,又已知∠AOB=120°,因此,不但能确定两绳拉力的合力的方向是沿OD的,而且合力的大小也等于T.于是若OD为一绳,就可以取代(等效)AO、BO两绳的作用,题目就转化为如图1-9-7所示装置的问题,且求出OD绳的拉力就等于求出OA绳的拉力.
不难得出:
OC杆受压力:N=G/sin60°=2G [例3]物体静止在光滑水平面上,先对物体施一水平向右的恒力F1,经t秒后物体的速率为v1时撤去F1,立即再对它施一水平向左的恒力F2,又经t秒后物体回到出发点时,速率为v2,则v1、v2间的关系是 [
] A.v1=v B.2v1=v2
C.3v1=v2 D.5v1=v2 分析与解答:
设物体在F1作用下,在时间t内发生的位移为s;则物体在F2作用下,在时间t内发生的位移为-s;根据平均速度的定义,以及在匀加速直线运动中平均速度与即时速度的关系,可得物体在F1作用下的平均速度
说明:
包括匀加速直线运动和匀加速曲线运动.对于匀加速直线运动,无论物体是否做往返运动,上式都成立;对于匀加速直线运动,注意上式的矢量性.
第10页(共25页)
[例4]从倾角为30°的斜面上的A点以水平速度v0平抛出的小球,最后落在斜面上B点,如图1-9-8所示.求(1)物体从A到B所需时间;(2)若物体抛出时的动能为6J,那么物体落在B点时的动能为多少?
分析与解答:
物体水平抛出后,做平抛运动,假设经过时间t落在斜面上的B点,则: 物体在水平方向上的位移为x=v0t 物体在竖直方向上的位移为y=gt2/2
如果物体落在B点的速度大小为v,则
第11页(共25页)
[例5]如图1-9-9所示,置于光滑水平面上的斜劈上,用固定在斜面上的竖直挡板,挡住一个光滑球.这时斜面和挡板对球的弹力分别是N和T.若用力F水平向左推斜劈,使整个装置一起向左加速运动,则N与T的变化情况是N____,T____.
分析与解答:
首先弄清静止时的情况,这是变化的基础.设球重G,斜面倾角θ,这是两个不变化的物理量.受力图已在原图上画出,静止时有
Ncosθ=G,Nsinθ=T 于是可得
N=G/cosθ,T=Gtanθ 当整个装置一起向左加速运动时,N′cosθ=G,N′sinθ-T′=ma 于是可得
N′=G/cosθ,T′=Gtanθ-ma 因此,N′=N,T′<T 其实,这一问题,也可以这样思考:整个装置一起向左加速运动时,在竖直方向上,系统依然处于平衡状态,所以球在竖直方向受合力仍然为零.即仍要满足N=G/cosθ,正是这一约束条件,使得斜面对球的弹力N不可能发生变化,于是使得重球向左加速运动,获得向左的合外力的唯一可能就是T减小了.
本题答案是N不变,T减小.
本题给我们的直接启示,是要树立“正交思维的意识”,即在两个互相垂直的方向上分析问题. 对比和联想,特别是解题之后的再“想一想”,是提高解题能力的“事半功倍”之法.譬如: 其一,本题若改为整个装置竖直向上加速运动,讨论各个力的变化情况时,绝不能简单地套用本题的结论,得出“N增大,T不变”的错误结论.同样应由竖直与水平两个方向的约束条件分析,由竖直方向向上加速,可得N增大;由水平方向平衡,注意到N增大,其水平方向的分量也增大,T=Nsinθ,也会随之增大,“正交思维的意识”是一种思维方法,而不是某一简单的结论.
第12页(共25页)
其二,本题还应从T减小联想下去——这也应形成习惯.挡板对球的弹力T的最小值是零.若T=0,可得出球以及整个装置的加速度a=gtanθ,这是整个装置一起向左加速运动所允许的最大加速度,加速度再大,球就相对斜面滑动了.
若a=gtanθ,既然T=0,那么挡板如同虚设,可以去掉,这样对斜劈的水平推力F的大小,在知道斜劈和重球的质量(M和m)的前提下,也可得F=(M+m)gtanθ.
[例6]质量分别为m1和m2的1和2两长方体物块并排放在水平面上,在水平向右的力F作用下,沿水平面加速运动,如图1-9-10所示,试就下面两种情况,求出物体1对物体2的作用力T.
(1)水平面光滑.
(2)两物块与水平面间的动摩擦因数μ相同. 分析与解答.
(1)以整个装置为研究对象,它们的加速度为a,则
再以物块2为研究对象,物块1对2的作用力T,有
(2)与上述过程相同.以整个装置为研究对象,它们的加速度为a′,则
再以物块2为研究对象,物块1对2的作用力T′,有
T′-μm2g=m2a′
第13页(共25页)
两种情况的结论相同,这是因为与“光滑”情况相比较,两物块在运动方向上都各增加了一个力,而这个力是与两物块的质量成正比出现的,两物块的加速度为此改变了相同的值,并非它们之间相互作用力改变造成的;反之,若两物块之间的相互作用力发生了变化,两物块在相反方向上改变了相同的值,为此它们的加速度将一个增加,一个减小,不可能再一起运动了.这与事实不符.
另外,1998年高考有一道类似的试题:
题中给出物块1的质量为2m,与水平面间的摩擦不计,物块2的质量为m,与水平面间的动摩擦因数为μ,同样在水平力F作用下加速运动,求物块1对物块2的作用力.
解的步骤依然是:
(3)以整个装置为研究对象,它们的加速度为a,则
再以物块2为研究对象,物块1对2的作用力T,有
T′-μm2g=m2a′
所以
F=(M+m)g(tanθ+μ)[例7]一平板车质量M=100kg,停在水平路面上,车身的平板离地面的高h=1.25m,一质量m=50kg的小物块置于车的平板上,它到车尾(左端)的距离b=1.00m,与车板间的动摩擦因数μ=0.20,如图1-9-11所示.今对平板车施一水平方向向右的恒力,使车向前行驶,结果物块从车板上滑落.物块刚离开车板的时刻,车向前行驶的距离s0=2.0m.求物块落地时,落地点到车尾的水平距离s.(不计路面与平板车以及轮轴之间的摩擦,取g=10m/s2)
分析与解答:
车启动后,物块受向右的摩擦力f=μmg,同时车也受同样大小向左的摩擦力.物块与车都向右加速运动,物块能从左侧离开车,表明车的加速度a2大于物块的加速度a1.图1-9-12所示为从启动到物块将离开车时,它们的位移关系.
第14页(共25页)
对物块:
初速度为零,加速度a1和位移s1大小分别为
a1=μg=2.0m/s2 s1=s0-b=1.0m 所用时间t1和末速度v1分别为
此间车的加速度a2和末速度v2分别为
由对车使用牛顿第二定律F-μmg=Ma2 作用于车向右的水平恒力F=500N 物块离开车板后,做平抛运动,到落地所用的时间
水平射程s′1=v1t2=1.0m 在物块做平抛运动这段时间内,车做匀速运动的加速度
a3=F/M=5m/s2
第15页(共25页)
所以s=s2-s′1=1.625m 说明:
这道题要求同学能根据题给条件,对整个运动要有一个清晰的分析.对涉及的车子、小物块在整个过程的各个阶段的运动特点都有明确的概念.这样就不难根据有关规律列出它们在各个阶段的有关方程.这道题列出的联立方程较多,因而要求同学具有一定的应用数学工具处理物理问题的能力,和把比较复杂的问题一步一步演算到底的心理素质.
[例8]如图1-9-13所示,轻绳长L,一端固定在O点,另一端拴一个质量为m的小球,使小球在竖直平面内做圆周运动.欲使小球能通过最高点,试证明:
(2)小球通过最低点和最高点所受的绳拉力T1和T2之差有:T1-T2=6mg. 分析与解答: 由牛顿第二定律
由机械能守恒定律得
第16页(共25页)
由①、②、③式得 T1-T2=6mg [例9]质量m=4×103kg的汽车,发动机的额定功率为P0=40×103W.若汽车从静止开始,以a=0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动,运动中受到大小恒定的阻力f=2×103N,求:
(1)汽车匀加速运动的时间.(2)汽车可达的最大速度Vm.(3)汽车速度v=2vm/3时的加速度a1. 分析与解答:
若对汽车发动机的额定功率缺乏正确的理解,那么,对本题所设两问就不可能理解,更不用谈正确的解.汽车发动机的额定功率是允许的最大输出功率,发动机的输出功率P等于汽车的牵引力F与速度v的乘积,即
P=Fv
就本题而言,应分两个阶段分析:
第一阶段,汽车从静止开始做匀加速直线运动,且阻力f恒定.因此,这一阶段汽车的牵引力恒定,由P=Fv可知,随汽车速度的增加,发动机的输出功率也将随之增加.
但是汽车发动机的功率不可能无限增加.在达到额定功率后,汽车速度再增加,只能导致牵引力F减小,从而加速度减小.但速度仍在增加,又会使牵引力减小,加速度减小,„
具体解法如下:
(1)汽车做匀加速直线运动,由牛顿第二定律得F-f=ma,F=4×103N 汽车做匀加速运动的过程,发动机的输出功率随之增加,当达额定功率时,汽车匀加速运动可达的最大速度v′,有v′=P0/F 汽车匀加速运动所用的时间
t=v′/a=20s
第17页(共25页)
(2)这以后汽车保持恒定的额定功率,做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度减为零时,速度达到最大值vm,此时有
vm=P0/f=20m/s(3)v=2vm/3时,由于v>10m/s,所以汽车正处于加速度减小过程中.汽车的加速度(即时加速度)
图1-9-14是本题所述过程的v-t图线,t=20s前,汽车牵引力恒定,做匀加速直线运动,在t=20s后,汽车的功率恒定,做加速度逐渐减小(图线的斜率逐渐减小)的加速运动.不难看出,这两种启动方法物理过程是有所不同的.
为了把功率知识和牛顿第二定律与动能定理有机结合起来,还可讨论下面的问题: ①在汽车保持P0不变的启动过程中,当速度达到最大速度vm的一半时,加速度为多大?
②若汽车先以恒力F启动,达到v′m后再保持P0不变的运动.如果知道从v′m到刚达到v通过的位移s,那么汽车从静止开始到速度刚达到vm的时间为多少?
[例10]质量为m的钢板与直立轻弹簧的上端连接,弹簧下端固定在地上.平衡时,弹簧的压缩量为x0,如图1-9-15所示.一物块从钢板正上方距离为3x0的A处自由落下,打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动,但不粘连,它们到达最低点后又向上运动.已知物块质量也为m时,它们恰能回到O点.若物块质量为2m,仍从A处自由落下,则物块与钢板回到O点时,还具有向上的速度.求物块向上运动到达的最高点与O点的距离.
第18页(共25页)
分析与解答:
对于这类综合题,要善于分析物理过程中各个阶段的特点及其遵循的规律,要注意两个物体在运动过程中相关量的关系.
质量为m的物块运动过程应分为三个阶段:第一阶段为自由落体运动;第二阶段为和钢板碰撞;第三阶段是和钢板一道向下压缩弹簧运动,再一道回到O点.质量为2m的物块运动过程除包含上述三个阶段以外还有第四阶段,即2m物块在O点与钢板分离后做竖直上抛运动.弹簧
对于m:
第二阶段,根据动量守恒有mv0=2mv1
②
对于2m物块:
第二阶段,根据动量守恒有2mv0=3mv2
④
第三阶段,根据系统的机械能守恒有
第19页(共25页)
又因
E′p=Ep
⑦
上几式联立起来可求出:l=x0/2 同步练习
一、选择题
1.A球的质量为2m,以速度v0沿正x轴方向运动,B球的质量为m,静止在x轴上某处.A、B球发生碰撞后均沿正x轴方向运动,则B球可能的速度为
[
] A.v0
B.2v0
C.3v0
D.4v0 2.一辆汽车刹车后做匀减速直线运动停下,已知汽车前一半时间的
[
]
3.物体在几个力作用下保持静止,现只有一个力逐渐减小到零又逐渐增大到原值,则在这个力变化的整个过程中,物体速度大小变化的情况是
[
] A.由零逐渐增大到某一数值后,又逐渐减小到零 B.由零逐渐增大到某一数值后,又逐渐减小到某一数值 C.由零逐渐增大到某一数值 D.以上说法都不对
4.一根水平绳子有相距L的a、b两点,有一列横波沿绳传播,在某时刻a、b均在通过平衡位置,且a、b之间没有波峰只有一个波谷,经过时间t,a处第一次出现波峰,b处第一次出现波谷,那么,这列波的传播速度是
[
]
第20页(共25页)
5.如图1-9-16所示,小车沿水平面做直线运动,小车内光滑底面上有一物块被压缩的弹簧压向左壁,小车向右加速运动.若小车向右加速度增大,则车左壁受物块的压力N1和车右壁受弹簧的压力N2的大小变化是
[
] A.N1不变,N2变大 B.N1变大,N2不变 C.N1、N2都变大 D.N1变大,N2减小
6.一个做变速运动的物体
[
] A.若改变物体速度的是重力,则物体的机械能不变 B.若改变物体速度的是摩擦力,则物体的机械能一定减小 C.若改变物体速度的是摩擦力,则物体的机械能可能增大 D.物体的速度增大时,物体的机械能可能减小
7.如图1-9-17所示,一只箱子放在粗糙的水平地面上,甲用与地面成θ1角的恒力F1斜向上拉箱子,乙用与地面成θ2角的恒力F2斜向下推箱子,箱子做匀加速运动,其加速度为a,若乙不推箱子,则箱子的加速度
[
]
第21页(共25页)
A.一定小于a
B.可能小于a C.可能大于a
D.可能等于a
8.如图1-9-18所示,物块放在粗糙斜面上保持静止,斜面体水平向左加速运动,当加速度减小时物块始终相对斜面静止,则物块所受斜面的摩擦力f和支持力N的大小变化情况可能是 [
] A.f增大,N减小
B.f减小,N不变
C.f不变,N减小
D.f减小,N减小
9.A球的质量为mA,以某一速度沿光滑水平面向静止的B球运动,B球的质量为mB.A与B发生正碰,碰撞过程中机械能不损失,当B球质量取不同值时,则碰撞后
[
] A.mB=mA时,B球速度最大 B.mB=mA时,B球动能最大 C.mB<mA时,mB越小B球速度越大 D.mB>mA时,mB越大B球动量越大
10.如图1-9-19所示,在倾角为θ的斜面上有A、B两个长方形物块,质量分别为mA、mB.在平行于斜面向上的恒力F的推动下,两物块一起向上做加速运动.A、B与斜
第22页(共25页)
面间的动摩擦因数为μ.设A、B之间的相互作用力为FAB,当它们一起向上加速运动过程中
[
]
C.斜面倾角θ如有增减,FAB值也将随之增减
D.不论倾角如何变化(0≤θ≤90°),FAB值都保持一定
11.如图1-9-20所示,传送皮带不动时,物块由皮带顶端A从静止开始滑下到皮带底端B用的时间是t,则
[
]
A.当皮带向上运动时,物块由A滑到B的时间一定大于t B.当皮带向上运动时,物块由A滑到B的时间一定等于t C.当皮带向下运动时,物块由A滑到B的时间可能等于t D.当皮带向下运动时,物块由A滑到B的时间可能小于t
二、非选择题
第23页(共25页)
12.如图1-9-21,竖直圆环的内侧为光滑的凹槽,aOb为其水平直径.两个相同的小球A和B,同时从a点以相等的初速率v0,A沿凹槽向上运动,B沿凹槽向下运动,运动中两球均未脱离圆环.在圆环上的b、c、d三点位置中,两球相遇的位置可能是在____点.
13.汽车拉一拖车沿平直公路匀速行驶,中途拖车与汽车脱钩,若汽车的牵引力不变,汽车和拖车受到的阻力也不变,则在拖车停止运动前,汽车、拖车系统的总动能____,总动量____.(填增加、减少或不变)
14.将一根长为L的细绳上端固定,下端挂一质量为0.5kg的重物(可视为质点).最初,重物及绳与固定端同处于一水平线上,重物被无初速释放后,将在竖直平面内做圆周运动,当其运动到最低点时绳受力为F,细绳刚好被拉断.若换一根长为1.5L,其在竖直平面内摆动时,摆角不能超过____度.
15.如图1-9-22,一物体以40J的初动能从斜面顶端下滑,途经A点时,动能已减少10J,机械能已减少30J;到达底端时,速度刚好减为零.若使该物体从斜面底端沿斜面上滑,要能使其达到顶端,则上滑的初动能至少应为____J.
16.水平匀速飞行的轰炸机正向敌方阵地上空飞来,被水平地面上与飞机直线距离为l的敌方阵地雷达发现,设飞机速度矢量与雷达在同一竖直面内,这时雷达监测飞机的仰角(即雷达观察飞机的方向与水平面间的夹角)为θ,与此同时,飞机上自由释放一颗炸弹,试分析飞机应以多大水平速度飞行,才有可能使炸弹命中敌方雷达?
17.如图1-9-23所示,在光滑水平面上放置一长为L、质量为M的长方形木板A,木板的右端固定一竖直挡板,挡板上装有一水平轻弹簧,弹簧原长为l0;木板的左端上放有一质量为m的小滑块B,滑块与长木板间的动摩擦因数为μ.今给长木板A一短暂
第24页(共25页)
时间的冲量,使A获得某一向左的瞬时速度v0,此后滑块B将在长木板上相对长木板向右运动并把弹簧压缩至最短为l.如果最终滑块B能刚好停在木板A的左端而不掉下,试确定长木板A运动的初速度v0.
18.如图1-9-24所示,质量为9m的圆木板,中心系一根长为L的细绳,绳的另一端拴一质量为m的小球.最初将小球与圆木板靠在一起从固定钢板C正上方高h=0.2m处由静止释放.钢板C中心有一孔,孔径比小球直径大,但比圆木板直径小.小球与圆木板落下后,圆木板与钢板C发生无机械能损失的碰撞,小球穿过孔后继续下落,运动到细绳绷紧时,球与圆木板达到一共同速度v,若不计空气阻力,细绳绷紧时,绳的拉力远大于圆木板和球的重力,要使球与圆木板达到共同速度v时方向向下,试确定细绳的长度L应满足的条件.
参考答案
1.A 2.B 3.C 4.AB 5.B 6.ACD 7.BCD 8.AD 9.BCD
10.AD 11.BCD 12.C 13.增加 不变
第25页(共25页)
第四篇:高中物理史 力学
力学1、1638年,意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体和轻物体下落一样快;并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验,证明了他的观点是正确的,推翻了古希腊学者亚里士多德的观点(即:质量大的小球下落快是错误的);
2、17世纪,伽利略通过构思的理想实验指出:在水平面上运动的物体若没有摩擦,将保持这个速度一直运动下去;得出结论:力是改变物体运动的原因,推翻了亚里士多德的观点:力是维持物体运动的原因。
同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出:如果没有其它原因,运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向。
3、1687年,英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律(即牛顿三大运动定律)。
4、20世纪初建立的量子力学和爱因斯坦提出的狭义相对论表明经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。
5、1638年,伽利略在《两种新科学的对话》一书中,运用观察-假设-数学推理的方法,详细研究了抛体运动。
6、人们根据日常的观察和经验,提出“地心说”,古希腊科学家托勒密是代表;而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”,大胆反驳地心说。
7、17世纪,德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律;
8、牛顿于1687年正式发表万有引力定律;1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量;
9、1846年,英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈应用万有引力定律,计算并观测到海王星,1930年,美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现冥王星。
10、我国宋朝发明的火箭是现代火箭的鼻祖,与现代火箭原理相同;
俄国科学家齐奥尔科夫斯基被称为近代火箭之父,他首先提出了多级火箭和惯性导航的概念。
11、1957年10月,苏联发射第一颗人造地球卫星;
1961年4月,世界第一艘载人宇宙飞船“东方1号”带着尤里加加林第一次踏入太空。
第五篇:高中物理教学与复习策略
高中物理教学与复习策略
首先高中物理教学中的基本训练包括两个方面:(1)运用已掌握的物理概念和规律来分析解决实际问题;(2)物理实验技能的训练。通过基本训练可以深化、活化学生已掌握的物理知识,它是提高学生思维能力的重要手段,成败的关键在于精选好例题和练习题。精选的例题和练习题,应该有代表性,能收到举一反三 的效果:有针对性,能针对知识的重点、关键和学生的水平;有启发性,能激发学生思维。对学生分清正确与错误并灵活运用知识有较大补益。下面谈谈例题教学与定时练习两个问题。
例题教学,侧重在开拓思路,放手让学生搞一题多解、一题多思,在“解”、“思”中“自悟”,以期形成深刻的记忆和能力。教师在例题课上的讲解,是在学生“悟”不出的时候,侧重在物理模型的分析上花功夫,教给学生如何针对所研究的问题,应用物理模型、构造物理模型的方法,例如在复习动量守恒与机械能守恒时,通过小球在圆弧槽中滑下,不计摩擦的例题分析,构造了这类问题的物理模型:(1)不计摩擦,水平方向又无其它外力,系统动量守恒;(2)小球和圆弧槽系统,只有重力做功,无机械能与其它形式能量转化,机械能守恒。由于重视物理模型的分析,去年高考第五题,学生很自然的把上面所讲物理模型与平抛运动的物理模型结合起来,顺利的作了正确的解答。
单元例题教学以后,安排了二课时的定时练习,题目是精选了的,题型较活,有浅有深。要求学生按时完卷,教师及时进行批改评分,根据反馈信息,上好评讲课。对难度大的题一般不在课堂评讲,原因是评讲这类题花时较多,针对性不强,可做好答案,让有能力的学生自己去钻研,评讲的重点是那些错误较多,难度不太大的典型题目。评讲侧重分析物理模型,因为这是正确解题的关键。模型错了,结果肯定不对。对于多数学生已掌握,少数差生未掌握的题目,则只进行个别辅导,?不在课堂讲授「?据题目的重要程度与考试情况,把答案分别做成“详解”、“略解”和“一题多解”,为学生提供正确的依据,让他们自己去对照、思考。
在此基础上,以练带讲,重点做好以下几件事:
1、帮助学生纵观整个知识体系,在头脑中形成三条清晰的主要线索:(1)力的线索;(2)能的线索;(3)动量的线索;结合知识跨度大的综合性例题进行分析,以提高学生综合运用知识的能力。
2、开放实验室,按基本要求,根据教材目录,展出所有实验。
3、选择变阻器及连接方式“、”电阻测定的方法“、”电表的改装及校准“、”物理中的临界问题“等等。这样可以进一步开拓学生思路,加宽知识面。不论用哪种方法,都要讲求”落实“。教师必须付出艰辛的劳动,设计好复习的蓝图,在调动学生积极主动学习问题上狠下功夫,只有这样才能事半功倍,收以良好的效果。
在教学中,教师富有哲理的幽默,能深深地感染和吸引学生,使自己教得轻松,学生学得愉快。
教学是一门语言艺术,语言应体现出机智和俏皮。课前,教师要进行自我心理调整,这样在课堂上才能有声有色,才能带着愉悦的心情传授知识,从而使学生受到感染。事实表明,教师风趣的语言艺术,能赢得学生的喜爱、信赖和敬佩,从而对学习产生浓厚的兴趣,即产生所谓”爱屋及乌”的效应。
例如,在讲”核外电子离核越远能量越高”时,向学生打比方:”这好比你们小时候还是婴儿时,你爸爸将你抱在怀里;你学会走路了,你爸爸将你牵在手上;你再大一点,你爸爸则说:’走,外面玩’。”又如在讲楞次定律时,可以这样比喻:在被太阳晒过的烂泥塘里,当人踩上去时,稍硬的表面会阻碍你下沉;当下沉后,你想拔出腿来,烂泥又会阻碍你拔出腿来。再如,在讲理想气体等温变化的微观解释时.可这样比喻:你们班五十人,在教室里显得很挤,容易产生碰撞;而当把你们放在大礼堂时.碰撞的机会就减小了。
教学生动风趣,不但能活跃课堂气氛,而且能加深学生对知识的记忆。例如:在讲势能时,可向学生说,当天花板上有一根鸡毛向你头顶上落下时,你将怎样?学生肯定会说:”这有什么可怕的。”如再问,若你头顶上的电风扇落下呢?学生肯定会下意识地手盖头顶,”那还不快跑”。从而说明物体的势能和质量有关。在讲势能和相对高度有关时,可以用从课桌上跳下来和从三楼上跳下来进行比较,肯定会收到良好的课堂效果。
风趣的语言,还可以增强学生的自信心。例如,讲评试题时,先不说答案,而是伸出右手食指和中指,说,”是这个”,学生当然会明白这表示第二个答案正确,同时还明白这还表示”胜利”的意思,然后接着说:我们班永远是”这个”,从而使枯燥无味的教学变得生动活泼而有趣,逐渐把教学活动推向高潮。
针对考试说明的调整,物理复习应注意以下策略:
1、吃透说明、调整策略,节约备考时间和精力。比如说删除了力矩,那么磁力矩还备不备考?当然不搞,力矩都删除了还谈什么磁力矩?再如热学中理想气体考试要点调整后,就只需掌握对体积、温度、压强的关系作定性分析。
2、强化基础知识和基本技能训练,不多钻难题、偏题和怪题。从近两年,特别是去年理综试卷分析来看,理、化、生三科中物理难度偏高。为达到三科难度适中,今年物理难度将会有所降低。从考试说明的样题中就看到物理增加了两道选择题,而且最后的物理压轴题难度也将会有所下降。考试说明的调整也说明这一点,删除内容多为计算繁复的知识。对此,我们更应强化基础知识和基本技能的训练,不要将大量宝贵时间和精力浪费在做难题、偏题和怪题上。
3、理顺知识网络:学科网络是解答各学科试题的通道。虽然有三科综合题,但难度都不是十分大。综合能力考查主要还是以学科内综合为主,两年的理科综合试卷和考试说明样题,都基本如此。所以不要过分强调综合,而忽略了学科内主干知识的梳理、归纳。
4、熟练掌握应试技巧:高考是选拔人才的考试,试题就得有坡度,解析就应有层次。所以在试卷解析过程中应力求条理清晰,因果明了,有理有据有结果,充分展示其思维过程。这一点是我们学生最缺乏的,往往把计算论述题做成了填空题、选择题,以为有结果就会有高分。从历年阅卷情况看从来都是,分点、分步、分层给分,仅有正确结果肯定得不了高分,甚至不一定能得分。
5、端正态度、从容应考:这是最为重要的一点。高考从考理、化单科过度到考理科综合,由于题量的限制,知识面的覆盖必然大幅缩减。但是,绝不可因此而走猜题押宝的歧路。应全面掌握主干知识、不可疏漏任何一个小问题。千万不要听信一些类似江湖骗子之流的什么压轴卷、××密卷、高分宝典卷之类的蛊惑。