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【關鍵詞】高中;動力學;解題方法
動力學是理論力學的一個分支學科,其研究對象是運動速度遠小于光速的宏觀物體,是物理學和天文學的基礎,也是許多工程學科的基礎。高中動力學主要研究作用于物體的力與物體運動之間的關系。其中包括牛頓運動定律、動量定理與動量守恒定律、動能定理與機械能守恒定律,以及能量轉化和守恒定律等內容。更仔細地說,動力學研究的是由于力的作用,物理系統隨著時間的演進而發生怎樣的改變。動力學基本問題可以分為三種情況:
1.已知物體的運動情況,求物體受到的作用力。
2.已知物體受其它物體的作用,求該物體運動的一些要素(a、s、v、t)。
3.已知物體運動的某些要素和所受的部分力,求其余力和其余的運動要素。這是第一種情況和第二種情況的綜合。
一、解題思路
對于一個物理系統,一般情況下,只要知道其作用力的性質,引用牛頓運動定律,就可以研究這作用力對于這物理系統的影響。在這類問題中,加速度是連接物體運動和受力的橋梁,根據受力情況,用牛頓第二運動定律可以求出加速度,然后利用運動學公式求出運動的各種參數(s、v、t)。反過來也可以由運動學出發求出加速度,然后再求合外力。
但在變力、曲線運動和極限問題上應用牛頓運動定律往往分析、解題過程會相當復雜,對數學知識的要求較高。由于動量、能量都是狀態量而與運動的細節過程無關,所以采用動量、能量的觀點解決此類問題會比較便捷。這時計算較為簡單,但初末狀態的分析、成立條件的判斷比較復雜,也十分重要。圖⑴動力學解題思路
總之,動力學問題的解題思路從兩方面出發:1.從牛頓運動定律出發;2.從能量與動量出發。如果研究獨立的物體:涉及力和時間的問題優先選用動量定理;涉及力和位移的問題優先選用動能定理,最后考慮牛頓運動定律。如果研究系統(或是系統中的某一個物體):優先考慮用動量、能量守恒解答,再考慮牛頓運動定律。變力、無規則路徑的動力學問題只能利用動量、能量的觀點來解決。
二、解題基本步驟
第一步,分析題意,弄清楚已知力有哪些(包括大小、方向),物體已知的運動情況,找出未知力、弄清楚未知的運動情況。
第二步,選取研究對象,畫出隔離體圖,把研究對象看成一個質點,分析質點的受力情況和運動情況。
⑴對物體受力分析的一般思路:1.明確研究對象。研究對象可以是質點、結點、物體、物體系統;2.按順序分析物體受力。一般順序先重力、彈力、摩擦力,再分析電場力、磁場力等;3.正確畫出受力圖。不同對象受力圖用隔離法分別畫出。對于質點和不考慮力對物體的形變、轉動效果時,可將力平移至物體重心上,各力均從重心畫起。4.檢驗受力圖,防止多畫或少畫。需要注意:1.只分析研究對象所受的力,不分析研究對象對其它物體所施的力;2.每分析一個力都應該找出施力物體;3.合力和分力不能同時作為物體所受的力。
第三步,選取合適的坐標系,畫出運動方向,按照各個方向上的分量列出方程式。如果物體做直線運動,一般選取沿運動方向和垂直于運動的兩個方向進行分解。當研究對象所受的外力不在一條直線上時:如果物體只受兩個力,可以用平行四邊形定則求其合力;如果物體受力較多,一般按照正交分解把它們分解到兩個相互垂直的方向上去分別求合力。
第四步,對物理系統的初末狀態、物理過程進行分析,判斷其是否滿足動量守恒、機械能守恒,以及能量轉化和守恒定律成立條件的。若滿足,列出能量和動量守恒的方程式。
第五步,解方程(包括運動方程、動量方程、能量方程),用題設的初始條件中的已知量,代入方程求解所求的未知量。
三、解題方法舉例
例:將金屬塊m用壓縮的輕彈簧卡在一個矩形的箱中,在箱的上頂板和下底板裝有壓力傳感器,箱可以沿豎直軌道運動。當箱以的加速度豎直向上做勻減速運動時,上頂板的傳感器顯示的壓力為6.0 N,下底板的傳感器顯示的壓力為10.0 N。
這是一道簡單的牛頓運動定律與運動學結合的例題,不難發現加速度是連接運動學方程與物體受力的關鍵。在其他較為復雜的問題中,常用正交分解法、整體法與隔離體法、臨界條件分析法等等,不論哪一種情況,只要搞清物理情景,靈活應運各種解題方法,便能有效地解決問題。
參考文獻:
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一、在動力學問題中的應用
圖1例1如圖1所示,質量相同的木塊A、B,用輕彈簧連接,置于光滑的水平面上,開始時彈簧處于自然狀態.今用水平恒力F推木塊A,則彈簧在第一次被壓縮到最短的過程中,下列說法正確的為( ).
A.A、B速度相同時,加速度aA=aB
B.A 、B速度相同時,加速度aA>aB
C.A、B加速度相同時,速度vA>vB
D.A、B加速度相同時,速度vA
解析假設物體的質量為m,彈簧的勁度系數為k,彈簧的壓縮量為x,則在壓縮過程中,由牛頓第二定律得:A物體的加速度aA=F-kxm,B物體的加速度aB=kxm,由此可得:隨著彈簧壓縮量的增加,A物體的加速度變小,B物體的加速度變大,且它們均做變加速直線運動,這樣,我們就難以用勻變速直線運動的公式進行定量計圖2算,但我們可根據A、B運動的規律做出它們的速度圖象,如圖2所示,這樣,我們就可以進行定量的分析了,在t1時刻,兩圖線的斜率相同,即兩物體的加速度相同,但速度卻不同,即vA>vB,故選項C對選項D錯;在t2時刻,兩物體的速度相同,但兩圖線的斜率不相同,即aA
例2如圖3所示,質量為2 m的長木板圖3靜止放在光滑的水平面上,一質量為m的小鉛塊(可視為質點)以水平初速v0由木板左端恰好滑至木板的右端與木板相對靜止,小鉛塊在運動中所受到摩擦力始終不變,現將木板分成長度和質量均相等的兩段后緊挨著仍放在該水平面上,讓小鉛塊仍以相同的初速度v0由左端開始滑動,則小鉛塊將().
A.滑到右端與木板保持相對靜止
B.在滑到右端前就與木板保持相對靜止
C.滑過右端后飛離木板
D.上述答案均有可能
解析本題如果用運動學和牛頓第二定律的知識去求解,運算過程十分繁瑣,在此不再贅述;但如果利圖4用速度圖象的方法來處理,則變得非常簡單.即我們可分別做出小鉛塊和木板的速度圖象,如圖4所示,利用木板在分開前后加速度的不同和圖象的物理意義進行分析.
木板在分開前:小鉛塊和木板的速度圖象分別對應圖線的AB、OB;三角形ABO的面積為兩者的相對距離,即木板的長度L;
木板在分開后:木板的速度在開始時為OC,當小鉛塊進入另一半木板時,木板的加速度變大,其圖線為CD,小鉛塊的加速度不變,其圖線變為AD,則它們的相對距離,即四邊行AOCD的面積小于三角形ABO的面積,由此可得:把木板分成兩段后,小鉛塊和木板的相對距離變小,即鉛塊未滑到右端就相對木板靜止,正確答案為B.
二、在運動學中的應用
例3某物體做變速直線運動,其加速度方向不變,大小逐漸減小到零,該物體的運動情況不可能是().
A.速度不斷增大,最后達到最大,并以此速度做勻速直線運動
B.速度不斷減小,最后達到最小,并以此速度做勻速直線運動
C.速度不斷減小,又不斷增大,最后做勻速直線運動
D.速度不斷增大,又不斷減小,最后做勻速直線運動
解析我們對物體的運動情況做出v-t圖象,如圖5所示,根據題意和圖象的物理意義,由圖a知A項是可能的;由圖b知,B項是可能的;由圖c知,C項是可能的;故D項是不可能的.
圖5例4一水平的淺色長傳送帶上放置一煤塊(可視為質點),煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數為μ.初始時,傳送帶與煤塊都是靜止的.現讓傳送帶以恒定的加速度a0開始運動,當其速度達到v0后,便以此速度做勻速運動.經過一段時間,煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后,煤塊相對于傳送帶不再滑動,求此黑色痕跡的長度.
本題若用常規解法,比較復雜,即:根據“傳送帶上有黑色痕跡”可知,煤塊與傳送帶之間發生了相對滑動,煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度a0,對煤塊:由牛頓第二定律,可得a=μg, 設經歷時間t,傳送帶由靜止開始加速到速度等于v0,則:
v0=a0t①
煤塊達到的速度v0的時間為t1,v0=(μg)t1②由于傳送帶的加速度大于煤的加速度,故傳送帶最先達到v0,然后便勻速運動,傳送帶勻速運動的時間為t′=t1-t③
則:x=[v202a0+v0t′]-v202μg④
由①②③④解得:x=v20(a-μg)2a0μg,即此黑色痕跡的長度為v20(a-μg)2a0μg ;
圖6若用v-t圖象法,就簡單了,即:由題意得:傳送帶加速時間t1=v0a0,煤塊加速時間t2=v02μg,由題意做出v-t圖象,如圖6所示,黑色痕跡的長度即為陰影的面積,x=12v0(t2-t1)=v20(a-μg)2a0μg .
1.已知物體的受力情況,確定物體的運動情況
處理方法:已知物體的受力情況,可以求出物體的合外力,根據牛頓第二定律可以求出物體的加速度,再利用物體的初始條件(初位置和初速度),根據運動學公式就可以求出物體的位移和速度,也就是確定了物體的運動情況.
2.已知物體的運動情況,確定物體的受力情況
處理方法:已知物體的運動情況,由運動學公式求出加速度,再根據牛頓第二定律就可以確定物體所受的合外力,由此推斷物體受力情況.
3.兩類問題涉及知識較多(如物體受力分析、牛頓第二定律、運動學方程),綜合考查學生對力學知識的掌握及應用能力,有時會考查多階段、多過程問題,求解時注意分析每一個階段或過程所用到的動力學知識,分清已知量和待求量.兩類問題并沒有絕對地獨立,有時在題目中相互交叉.研究運動的加速度是解題的橋梁和紐帶,是順利求解的關鍵.
熱點二連接體問題
1.整體法與隔離法:在連接體問題中,如果不要求知道各個運動物體之間的相互作用力,并且各個物體具有大小和方向都相同的加速度,就可以把它們看成一個整體(當成一個質點),只分析整體所受的外力,應用牛頓第二定律列方程即可;如果需要知道物體之間的相互作用力,就需要把某一個物體從系統中隔離出來,分析這個物體受到的所有力,應用牛頓第二定律列出方程.在處理具體問題時,一般先整體再隔離.
2.合成法:物體在兩個力作用下加速運動時,可利用平行四邊形定則確定兩個力與合力的關系.注意合力的方向與加速度的方向相同.
3.正交分解法:物體在三個或三個以上的力作用下加速運動時,常用正交分解法處理.一般分解力(也可分解加速度),分解的正交方向應盡量減少要分解的力的個數.
4.臨界條件法(極限法):物理過程中某個物理量發生變化,當變化到一定程度時,物體的狀態會發生突變.如果把變化條件找到,就可利用其討論有關問題.
例2(2011年高考江蘇卷)如圖2所示,傾角為α的等腰三角形斜面固定在水平面上,一足夠長的輕質綢帶跨過斜面的頂端鋪放在斜面的兩側,綢帶與斜面間無摩擦.現將質量分別為M、m(M>m)的小物塊同時輕放在斜面兩側的綢帶上,兩物塊與綢帶間的動摩擦因數相等,且最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等.在α角取不同值的情況下,下列說法正確的有()
(A) 兩物塊所受摩擦力的大小總是相等
(B) 兩物塊不可能同時相對綢帶靜止
(C) M不可能相對綢帶發生滑動
(D) m不可能相對斜面向上滑動
點評:解答本題的關鍵是明確滑塊與絲綢之間的最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等,滑塊不可能相對絲綢滑動.因絲綢與斜面之間無摩擦,輕質絲綢相當于跨過斜面頂端的光滑滑輪,絲綢上的張力與M、m受到的靜摩擦力相等.
熱點三涉及傳送帶的動力學問題
題目 一水平的淺色長傳送帶上放置一煤塊(可視為質點),煤塊與傳送帶之間的動摩擦因數為μ。初始時,傳送帶與煤塊都是靜止的。現讓傳送帶以恒定的加速度a0開始運動,當其速度達到v0后,便以此速度做勻速運動。經過一段時間,煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后,煤塊相對于傳送帶不再滑動。求此黑色痕跡的長度。
分析 首先要認識到本題物理過程主要有,傳送帶在外力(電機)作用下先加速后勻速,煤塊在滑動摩擦力作用下一直做勻加速直線運動直至相對傳送帶靜止。其次要理解“留下的痕跡”物理意義是什么。傳送帶在電動機作用下先以a0做勻加速運動,設經過t1對地位移s′速度達到v0,以后一直做勻速直線運動。煤塊和傳送帶發生相對運動,滑動摩擦力對煤塊做正功,使煤塊以a=μg一直做勻加速直線運動,經時間t2,對地位移s2,速度達到v0,此時傳送帶對地位移為s1,共速后相對運動消失。兩者對地位移差l=s1-s2,即相對運動位移就是煤塊留下的痕跡。從不同角度切入有多種解法。
解法1:常規解法
該方法就是典型的牛頓定律和運動學結合的方法。
解:煤塊在傳送帶的摩擦力作用下加速至v0,對地位移為s2,加速度為а
由牛頓定律有μmg=ma ,a=μg
傳送帶加速至v0,時間為t1,煤塊速度為v′。
對傳送帶有和煤塊分別有
解法2:平均速度法
平均速度是一種等效速度,線性變化可對初末速度求算術平均值。用平均速度求位移較之用運動學公式求位移要簡單。實際教學中發現學生用得較少,表明學生思路單一不開闊,思維受約束較重。本題用牛頓定律求出加速度后,用平均速度求位移會比較簡單。
解:據牛頓第二定律μmg=ma
煤塊受滑動摩擦力作用產生加速度 a=μg
傳送帶和煤塊加速到速度為v0時間分別為t1、t2,位移分別是s1、s2。
解法3:圖像法
將無形的抽象思維,轉化為有形的形象思維將大大降低解題難度。這是重要的思維方式,在中學物理中應給予重視。本題做出速度圖像,將求相對運動的位移直接轉化為求圖形面積的問題直觀簡便。
解:做出傳送帶和煤塊的速度圖像,曲線OAB為傳送帶速度圖像,曲線OB是煤塊的速度圖像。直線OA的斜率是傳送帶的加速度a0,直線OB的斜率是煤塊加速度a=μg。 t1、t2分別為傳送帶和煤塊加速到v0所用的時間。圖像中梯形OABt2面積為傳送帶對地位移,三角形OBt2面積為煤塊對地位移,兩圖形面積之差即三角形OAB面積就是煤塊留下的痕跡。
解法4:功能原理動力學法
應用功能原理是處理力學問題的常見方法,在傳送帶和滑板滑塊問題中亦如此。傳送帶問題和滑板滑塊問題具有很多相似之處,可以互為物理模型,傳送帶可將其視為滑板,則傳送帶上的物塊就是滑板上的滑塊。本題只需做一些簡單變化也可從能量知識角度求解。
解:由于傳送帶有電動機提供動力(能量),系統動量不守恒(這也是區別于一般滑板滑塊孤立系統不受外力作用的情景),且傳送帶質量未知,這給用功能原理解題帶來困難。但若設傳送帶質量為M,加速時電動機提供動力為F1,勻速運動時電動機提供的動力為F2,傳送帶對地總位移s1。由牛頓定律
加速時對傳送帶有F1-μmg=Ma0,此時對地位移s'1。
勻速運動時,F2=μmg,對地位移s1-s'1。
對傳送帶和煤塊這一系統由功能原理
結合前面計算s1=2a0-μg2μga0v20
留下的痕跡
解法5:相對運動法
合理選擇參照物往往可簡化解題過程。本題若以傳送帶為參照物,煤塊的運動情形為,煤塊先作初速度為零,加速度為a1=a0-μg的勻加速直線運動,后做加速度為a2=μg的勻減速運動直至速度為零(與傳送帶共速相對靜止)。速度圖像所示。煤塊留下的痕跡即相對位移就是圖像三角形的面積。由圖像有
解法6:非慣性系動力學法
關鍵詞:高中物理 課堂教學 方法
一、加強直觀性教學、提高物理學習興趣
高中物理在研究復雜的物理現象時,為了使問題簡單化,經常只考慮其主要因素,而忽略次要因素,建立物理現象的模型,使物理概念抽象化。初中學生進入高中學習,往往感到模型抽象,不可以想象。針對這種情況,在教學方法上要從大多數學生的實際情況出發,應盡量采用直觀演示,多注意啟發誘導,讓學生多動手、多觀察、多思考、多活動,多做一些實驗,多舉一些實例,使學生能夠通過具體的物理現象來建立物理概念,掌握物理概念,設法使他們嘗到“成功的喜悅”。
例如,在介紹彈力時,我們不要給彈力下定義,主要通過實例說明什么叫彈力,并說明彈力的產生條件:物體直接接觸且發生彈性形變。彈簧和彎曲竹竿的彈力學生好懂,也容易演示,演示效果也很好。但物體對一些物體表面的壓力也是彈力學生就難相信,因為學生看不見不易形變的物體(如桌面)的形變,做好微小形變的演示顯得很重要。教師可以自創一些實驗,如:用學生喜歡的玩具激光筆,(其亮度高,不易發散)照射某一些家庭不銹鋼餐具(反光性能比較好),并將其反射光點照在白墻上,讓一個學生壓這個餐具,就發現光亮位置的改變,引導說明,讓學生確信微小形變的存在。課本教材上手壓燒瓶使液柱上升的實驗容易讓學生認為手溫高于室溫,而使液體熱膨脹的結果從而?不承認瓶子的形變。然而,教師卻可依照此法布置學生動手做類似實驗,例如,換用某些營養補品的小玻璃瓶代替燒瓶,用吸管代替玻璃管,用老虎鉗夾替代手壓瓶,這樣便可取得同樣的效果。
直觀教學除了一些生活實例,實驗外,還要注意充分運用各種教學手段。如:掛圖、模型、幻燈、錄像等。有條件的學校可以運用現代的多媒體教學手段,運用得當,能夠取到非常好的教學效果。多媒體教學需要的課件可以從自己制作,學校也有現成的光盤,還可以從網上下載等多方面的途徑獲得。通過具體的物理現象來建立物理概念,掌握物理概念,使物理課上得生動活潑。降低了初中與高中銜接中出現臺階問題。
二、改進課堂教學,提高學生思維能力水平
我們的教學不只是向學生傳授知識,還要使學生了解科學的研究方法,培養學生的思維能力。這是高、初中物理銜接的教學中最重要的,也是教學中比較困難的。亞里斯多德說過:“思維開始于疑問與驚奇,問題啟動于思維”。改進課堂教學,每一節課都設法創造思維情境,組織學生的思維活動,培養學生的物理抽象能力、概括能力、判斷能力和綜合分析能力。在物理概念和規律教學中,按照物理學中概念和規律建立的思維過程,引導學生運用分析、比較、抽象、概括、類比、等效等思維方法,對感性材料進行思維加工,抓住主要因素和本質聯系,忽略次要因素和非本質聯系,抽象概括出事物的物理本質屬性和基本規律,建立科學的物理概念和物理規律,著重培養、提高學生抽象概括、實驗歸納、理論分析等思維能力水平。
例如,我們在講述一個物理學中非常重要的物理模型--質點時,有意識地向學生介紹一種科學抽象的方法。我們抓住問題中物體的主要特征,簡化對物體的研究,把物體看成一個點。這是實際物體的一種理想化模型,是實際物體的一種近似。我們研究問題的方法是先做一些簡化,從簡單的基本的問題入手。為了活躍學生思想,我們在指出運動學是研究物置隨時間變化的規律后,可舉一些實例讓學生思考、議論:投擲手榴彈怎樣測量投擲距離;把教室的椅子從第六排移到第一排怎樣測量距離;汽車從學校行駛到體育場怎樣測量汽車走的距離等。在學生議論過程中,引導學生想到我們在處理這些問題時,常常不考慮各部分運動的差異,把物體簡化成一個沒有大小、形狀的點。我們要明確指出,這就是研究問題的一種科學抽象的方法。雖然質點只是把物體看成一個點,但我們一開始就應該提出質點概念的準確內容是:沒有形狀、大小而具有質量的一個點,質點具有物體的全部質量。對于會什么樣的物體才可以看成質點問題,有的學生會產生誤解。對于已經具有初中物理知識的他們會認為:小物體(如小球、電子)一定能看成質點,大物體(如地球、太陽)就不能看成質點。我們要說明,關鍵在于對物體的運動情況進行具體分析。如果在我們研究的問題中,物體的形狀、大小、各部分運動的差異是不起作用的或是次要的因素,就可以把物體看成一個質點。
學生在教師的引導下,用高中簡單的方法就把初中覺得十分復雜的問題解決了,心里肯定有喜悅和驚奇的感覺,對這種教學方法、思維過程的印象也會十分深刻。學生有了這種能力,就能主動地去獲取多方面的知識,擴大自己的眼界。
三、加強解題方法和技巧的指導
一、關于物理學思想
何謂物理學思想,物理學思想就是研究物質的運動形式、內在規律和物質基本結構的客觀存在反映在人的意識中經過思維活動而產生的結果。這種思維活動是人的一種精神活動,是從社會實踐中產生的。其內涵包括了物理科學本身的發展建立、物理學家的探索精神和研究方法以及我們學習物理的思想過程。狹義地說,就是學習物理過程而形成的符合物理體系、物理規律和物理邏輯、物理方法的結果。學會用物理思想去分析、解決物理問題。
我們認識物理學思想就是要知道它的發展史,要尊重客觀事實,遵循自然規律。物理學是不同于其他學科的一門自然科學,就中學物理而言,它是以觀察和實驗為基礎的學科。物理學有它自己的特點,通過了解物理學的發展歷史不難知道,所派生出的物理學體系無不來源于自然,來于實踐。它是自然界客觀存在的東西,又與生產、生活息息相關,與社會發展密切聯系。由此所起的作用是顯而易見了。“物理”即事物的內在規律。它的運動形式、物質結構等物理變化、發展必定服從某種特定的規律。我們只有認識和掌握了物理規律,才能更好地認識自然,改造自然,創造美好社會為人類服務。
其次,認識物理學思想,是學習物理學家對物理科學的熱愛和努力追求科學的嚴謹態度;學習他們不怕失敗敢于勝利的精神;學習他們不畏艱辛勇于拼搏的工作作風;學習他們善于假設、實驗、發現、創新的辨證思想;學習他們對物理的認識有著獨創見解、并能自成體系的勇氣和膽略;學習他們研究物理在表象、概念的基礎上能進行抽象、模擬、分析、綜合、判斷、推理、總結等認識活動過程的思維方法。例如,牛頓運動三定律中的第一、二定律就是在伽利略的工作基礎上由牛頓總結出來的。
認識物理學思想是學好物理的前提,因此,我們在學習物理過程中,始終要領會物理學思想,并能逐步轉化為自己的思想。掌握科學方法,提高解決物理問題的能力是極其重要的。我們在了解物理學發展史的同時,不僅要學習物理學家的精神,而且要學習他們研究物理的方法。努力汲取物理學家的精華,推進物理教學的改革。“改”即修正錯誤,“革”即去除舊的東西,積極探索,勇于創新。掌握物理思想和研究方法,對學習好物理具有重大的意義。
高中物理教學中的物理思想主要有:
1.觀察、實驗探究思想
2.數據圖象處理思想
3.概念規律形成思想
4.科學設想、建立物理模型思想
5.數理思想
6.科學思維、科學態度和科學方法思想
7.“時空”和“守恒”思想
8.變量控制思想
9.求微、求真思想
10.創新思想
但基本思想是怎樣研究物理和怎樣應用物理兩條。
二、關于物理學方法
所謂物理學方法,簡單的說就是研究或學習和應用物理的方法。方法是研究問題的一種門路和程序,是方式和辦法的綜合。首先,學好物理要識記、理解物理概念、規律及條件,要解決描述物理問題,就要會對物理問題進行唯象的研究,然后進一步研究它的原因、規律,再尋求解決的方法。在中學物理課中我們只要注意到參考系、速度、質量、力、動量、能量、功等概念和牛頓運動定律、萬有引力定律、動量守恒定律、動能定理、動量定理、動量守恒定律、機械能守恒定律等規律,以及時空觀、物理模型、數學工具(矢量、圖象、變化率)等在熱學、電學、光學、原子物理學中的應用和分析、解決的方法,就會對此有所體會。研究物理的規律,也要從歷史上看,學會從描述物理過程開始,判斷什么物理問題說明用什么物理概念、物理量去描述物體的狀態,用什么方程可以描繪物體的運動狀況,變化關系,從而可以解決控制物理的問題。如:質點的位置、速度、加速度及其時間是描述運動學的物理量,勻變速直線運動公式,拋體運動公式,勻速圓周運動公式等,都是我們在研究運動學動力學問題時常常要用到的。從動力學角度看運動學概念、規律能加深理解,能知道它的本質。如:加速度是力產生的,它建立了運動學和動力學的聯系;拋體運動是質點在恒力作用下的加速度恒定的曲線運動;簡諧運動是質點在線性回復力作用下的運動等.又如:從動力學角度能判定運動獨立性原理不存在,分運動的獨立性是有條件的。可見,明確題設的物理情境,理解物理過程是解決物理問題的關鍵。教學過程必須始終貫穿物理思想和物理方法,這是授之漁和受之漁的根本。
三、方法論剖析
方法是溝通思想、知識和能力的橋梁,物理方法是物理思想的具體表現。研究物理的方法很多,如有觀察法、實驗法、假設法、極限法、類比法、比較法、分析法、綜合法、變量控制法、圖表法、歸納法、總結法、發散思維法、抽象思維法、逆向思維法、模擬想象法、知識遷移法、數學演變法等。運用方法的過程也是思維的過程,思維主要包括抽象思維和形象思維。下面談談高中物理教學中常見的一些思維方法及其運用:
實驗法:實驗法是利用相關的儀器儀表和設計的裝置通過對現象的觀測,數據的采集、處理、分析后得出正確結論的一種方法。它是研究、探討、驗證物理規律的根本方法,也是科學家研究物理的主要途徑。正因如此,物理學是一門實驗科學,也是區別于其它學科的特點所在。當然,其中也包括了觀察法,觀察實驗應注意重復試驗,去偽存真、去表抓本,去粗存精,數據觀測正確,理論與實驗的誤差,理想與實際的差異,發現規律。
假設法:假設法是解決物理問題的一種重要方法。用假設法解題,一般是依題意從某一假設入手,然后運用物理規律得出結果,再進行適當討論,從而找出正確答案。這種解題科學嚴謹、合乎邏輯,而且可拓寬思路。在判斷一些似是而非的物理現象,一般常用假設法。科學家在研究物理問題時也常采用假設法。我們同學在解題時往往不敢大膽假設,不懂的怎樣去創設物理圖景和物理量,也就覺的無從下手了。還有一些題中的物理量較少,雖然結果只與其有關,但在分析物理過程中又需要一些新的物理量介入時,也要進行相關量的假設,最后可以再消去。
極限法:極限法是利用物理的某些臨界條件來處理物理問題的一種方法,也叫臨界(或邊界)條件法。在一些物理的運動狀態變化過程中,往往達到某個特定的狀態(臨界狀態)時,有關的物理量將要發生突變,此狀態叫臨界狀態,這時卻有臨界值。如果題目中出現如“最大、最小、至少、恰好、滿足什么條件”等一類詞語時,一般都有臨界狀態,可以利用臨界條件值作為解題思路的起點,設法求出臨界值,再作分析討論得出結果。此方法是一種很有用的思考途徑,關鍵在于抓住滿足的臨界條件,準確地分析物理過程。
綜合法(也叫程序法):綜合法就是通過題設條件,按順序對已知條件的物理各過程和各因素聯系起來進行綜合分析推出未知的思維方法。即從已知到未知的思維方法,是從整體到局部的一種思維過程。此法要求從讀題開始,注意題中能劃分多少個不同的過程或不同狀態,然后對各個過程、狀態的已知量進行分析,追蹤尋求與未知量的關系,從而求得未知量。一般適用于存在多個物理過程的問題。
分析法:分析法是綜合法的逆過程,它是從求未知到已知的推理思維方法。是從局部到整體的一種思維過程。其優點在于把復雜的物理過程分解為簡單的要素分別進行分析,便于從中找出最主要的、最本質的、起決定性的物理要素和規律。具體是從待求量的分析入手,從相關的物理概念或公式中去追求到已知量的一種方法。要求這個量,必須知道那些量,逐步尋求直至全部找出相聯系的物理過程和已知的關系,而后再從已知量寫到未知量。綜合法和分析法是最常用的解題思維方法。分析和綜合又是相互聯系的,沒有分析也就沒有綜合。綜合是以分析為基礎,分析又是以綜合為指導。
模擬法:模擬法是將題設中文字描述的物理過程、狀態通過實物模型或圖示模型形象地描繪出來以幫助思維分析的一種方法。它能直觀的反映出物理過程,也有助于理解、分析、記憶物理過程。是一種化復雜為簡單、化模糊為清晰的有效方法。尤其對一些空間問題、抽象情景,如運動的追蹤、電磁場等問題的分析就顯而易見了。注意的是在設置模型時必須相對的準確、形象,以免造成誤解。
類比法:類比法是指通過對內容相似、或形式相似、或方法相似的一類不同問題的比較來區別它們異同點的方法。這種方法往往用于幫助理解,記憶、區別物理概念、規律、公式很有好處。通常用于同類不同問題的比較。如:電場和磁場,電路的串聯和并聯,動能和動量,動能定理和動量定理,單位物理量的物理量的形式(如單位體積的質量、單位面積的壓力)等的比較。而比較法可以是不同類的比較,更有廣義性。比如數學中曲線的斜率在物理圖象里表示的物理意義是不同的,應學會比較,有比較才能有區別。
控制變量法:其方法是指在多個物理量可能參與變化影響中時,為確定各個物理量之間的關系,以控制某些物理量使其固定不變來研究另外兩個量變化規律的一種方法。它是研究物理的一種科學的重要方法。限于篇幅,以上方法略去舉例說明。
在高中物理教學中,能量轉化和守恒的觀點是解決物理綜合問題的重要方法之一。還有等量替換法、等效法等也常在高中物理中運用。
在教學中務必有意識地貫穿物理思想和物理方法,思想指導方法,方法體現思想。當然,隨著科學的發展,物理學習的深入,新思想新方法會不斷出現,只要我們不懈的努力,勇于探索,大膽創新,一定能為物理教學作出貢獻。
主要參考資料:高中物理教材和大綱
物理教學法
一、認真組織好課堂教學,努力完成教學進度。
二、加強高考研討,實現備考工作的科學性和實效性。
本學期,物理備課組的教研活動時間較靈活。備課組成員將在教材處理、教學內容的選擇、教法學法的設計、練習的安排等方面進行嚴格的商討,確保教學工作正常開展。主要內容分為兩部分:一是商討綜合科的教學內容,確定教學知識點和練習。二是針對物理課上的教學問題展開研討,制定和及時調整對策,強調統一行動。另外,到外校取經,借鑒外校老師的經驗,聽取他們對高考備考工作的意見和建議,力求效果明顯。三是多向老教師學習,多聽他們的課,學習他們的課堂組織學習他們的教學思路,加強交流,取長補短,不斷改進教學水平
三、對尖子生時時關注,不斷鼓勵。對學習上有困難的學生,更要多給一點熱愛、多一點鼓勵、多一點微笑。
四、經常對學生進行有針對性的心理輔導,讓他們遠離學習上的困擾,輕松迎戰高考。五、構建物理學科的知識結構,把握各部分物理知識的重點、難點
物理學科知識主要分力、電、光、熱、原子物理五大部分。
力學是基礎,電學與熱學中的許多復雜問題都是與力學相結合的,因此一定要熟練掌握力學中的基本概念和基本規律,以便在復雜問題中靈活應用。力學可分為靜力學、運動學、動力學以及振動和波。
靜力學的核心是質點平衡,只要選擇恰當的物體,認真分析物體受力,再用合成或正交分解的方法來解決即可。
運動學的核心是基本概念和幾種特殊運動。基本概念中,要區分位移與路程,速度與速率,速度、速度變化與加速度。幾種運動中,最簡單的是勻變速直線運動,用勻變速直線運動的公式可直接解決;稍復雜的是勻變速曲線運動,只要將運動正交分解為兩個勻變速直線運動后,再運用勻變速公式即可。對于勻速圓周運動,要知道,它既不是勻速運動(速度方向不斷改變),也不是勻變速運動(加速度方向不斷變化),解決它要用圓周運動的基本公式。
力學中最為復雜的是動力學部分,但是只要清楚動力學的3對主要矛盾:力與加速度、沖量與動量變化和功與能量變化,并在解決問題時選擇恰當途徑,許多問題可比較快捷地解決。
振動和波是選考內容,這一部分是建立在運動學和動力學基礎之上的,只不過加入了振動與波的一些特性,例如運動的周期性(解題時要注意通解,即符合要求的答案有多個),再如波的干涉和衍射現象等等。
電學是物理學中的另一大部分,可分為:靜電、恒定電流、電與磁、交流電和電磁振蕩、電磁波5部分。
靜電部分包括庫侖定律、電場、場中物以及電容。電場這一概念比較抽象,但是電荷在電場中受力和能量變化是比較具體的,因此,引入電場強度(從電荷受力角度)和電勢(從能量角度)描寫電場,這樣電場就可以和力學中的重力場(引力場)來類比學習了。但大家要注意,質點間是相互吸引的萬有引力,而點電荷間有吸引力也有排斥力;關于電勢能完全可以與重力勢能對比:電場力做多少正功電勢能就減少多少。為了使電場更加形象化,還人為加入了描述電場的圖線———電場線和等勢面,如果能熟練掌握這兩種圖線的性質,可以幫助你形象理解電場的性質。
場中物包括在電場中運動的帶電粒子和在電場中靜電平衡的導體。對于前者,可以完全按力學方法來處理,只是在粒子所受的各種機械力之外加上電場力罷了。對于后者要掌握兩個有效的方法:畫電場線和判斷電勢。
恒定電流部分的核心是5個基本概念(電動勢、電流、電壓、電阻與功率)和各種電路的歐姆定律以及電路的串并聯關系。特別強調的是,基本概念中要著重理解電動勢,知道它是描述電源做功能力的物理量,它的大小可以通俗理解為電源中的非靜電力將一庫侖正電荷從電源的負極推至正極所做的功。對于功率一定要區分熱功率與電功率,二者只有在電能完全轉化為內能時才相等。歐姆定律的理解來源于功能關系,使用時一定要注意適用條件。
電與磁的核心是三件事:電生磁、磁生電和電磁生力,只要掌握這三件事的產生條件、大小、方向,這一部分的主要矛盾就抓住了。這一部分的難點在于因果變化是互動的,甲物理量的變化會引起乙物理量的變化,而乙反過來又影響甲,這一變化了的甲繼續影響乙……這樣周而復始。
交流電這一部分要特別注意變壓器的原副線圈的電壓、電流、電功率的因果關系,對于已經制作好的變壓器,原線圈的電壓決定副線圈的電壓(電壓在允許范圍內變化),而副線圈的電流和功率決定原線圈的電流和功率。
電磁振蕩、電磁波部分的難點在于LC振蕩回路中的各物理量變化,只要弄清電感線圈和電容的性質,明確物理過程,掌握各物理量的變化規律,問題就不難解決。
在物理學科內,電學與力學結合最緊密、最復雜的題目往往是力電綜合題,但運用的基本規律主要是力學部分的,只是在物體所受的重力、彈力、摩擦力之外,還有電場力、磁場力(安培力或洛侖茲力),大家要特別注意磁場力,它會隨物體運動情況的改變而變化的。
六、高三復習策略
1、全面復習,打好基礎,降低難度,以不變應萬變。高三復習要設法落實每一知識點,強化學科雙基,只有強化雙基才談得上能力,談得上多元目標。由于時間緊,帶領學生復習應重在概念、理論的剖析上,側重在核心和主干知識的基礎上,落實每一個知識點。
2、指導學生,學會復習,提高能力。學生應自覺編織知識網絡,自己總結,強化用已學知識解決未學問題,再進一步提高到用新學知識解決未學問題。理綜物理考試雖然考查得比較基礎,但題目比較新,基本上是沒有做過的原題,故學生應該掌握總結、檢索、遷移、演繹、推理和歸納等學習方法,將知識轉化為能力。
3、創新、質疑,強調聯系實際,強化實驗。建議在高三復習階段重做高中階段已做過的重要實驗,開放實驗室,但不要簡單重復。要求學生用新視角重新觀察已做過的實驗,要有新的發現和收獲,同時要求在實驗中做到“一個了解、五個會”。即了解實驗目的、步驟和原理;會控制條件(控制變量)、會使用儀器、會觀察分析、會解釋結果得出相應結論,并會根據原理設計簡單的實驗方案。以實驗帶復習,設計新的實驗。進一步完善認知結構,明確認識結論、過程和質疑三要素,為進一步培養學生科學精神打下基礎。學會正確、簡練地表述實驗現象、實驗過程和結論,特別是書面的表述。在日常生活中多視角地觀察、思考、理解生活、生產、科技和社會問題,學會知識的應用。
[關鍵詞]微課程 移動學習 理論力學 教學模式
[中圖分類號] G431 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437(2015)03-0093-02
一、引言
隨著智能手機和平板電腦技術的快速發展和教育信息化的推進,“移動學習”(Mobile Learning)和“微課程”(Micro Lecture)應運而生,這給傳統的教學方法帶來了巨大沖擊。移動學習[1]被定義為一種在移動設備(如智能手機和平板電腦等)幫助下的能夠在任何時間、任何地點發生的學習,其中所使用的移動設備必須能夠有效呈現學習內容和提供講授者與學習者間的雙向交流(可通過無線通訊協議實現)。這種學習方式比傳統的課堂教學方式靈活得多。由于在高等院校的學生中智能手機、平板電腦和無線上網的普及,學生們可以便捷地進行移動學習,而微課程正是移動學習的重要教學資源。
微課程是運用建構主義方法化成的、以在線學習或移動學習為目的的實際教學內容。[2] [3]目前在對微課程的比較普遍的認知中,微課程有三個主要特征:其一,時間在10分鐘以內;其二,以教學視頻為主要載體;其三,有明確的教學目標,集中針對某一個知識點或教學環節開展教學活動。這三個特征都集中地體現了一個“微”的概念。這是因為在移動學習的過程中,人的注意力較分散,其中國外可汗課程的統計和腦科學的研究表明,人在“移動”中注意力集中的有效時間為10分鐘左右,即只能進行“片段”學習,很難開展大容量的學習內容。因此,為了更好地開展學生們的移動學習,需要教師們開發更多優質的微課程。
為此,本文以高等院校機械類專業公認的較難理解的一門專業基礎課“理論力學”為研究對象,根據課程的特點,探索在移動學習和微課程的環境下“理論力學”教學方法的新模式。
二、“理論力學”的課程特點
“理論力學”是高等工科院校許多專業的重要的專業基礎課程。課程的教學目的是使學生掌握質點、質點系和剛體的機械運動(包括平衡)的基本規律和研究方法,為學習后繼課程打好必要的基礎,并初步學會應用理論力學的理論方法分析和解決一些簡單的工程實際問題。
“理論力學”主要教學內容可分為靜力學、運動學和動力學三個篇章。[4]靜力學篇章主要培養學生應用平面任意力系的平衡方程求解一般物體系統的平衡問題;運動學篇章培養學生運用點的合成運動、剛體簡單運動和平面運動的知識在具體工程環境和實際約束情況下掌握物體的運動規律;動力學篇章則培養學生掌握動力學普遍定理、達朗伯原理(動靜法)和虛功原理等方法,并能運用這些方法分析工程實際中物體的力與運動的關系以及運動的機理。“理論力學”中理論與方法的應用領域非常廣闊,從工程實際到日常生活、從體育運動到兒童玩具、從古代器皿到現代科技、從自然現象到文學藝術,無所不在。[5]
由于“理論力學”的教學內容中包含了大量的力學概念、定理、定律和原理,而以培養學生解決實際問題的能力為主要教學目的之一,因此這門課程具有體系嚴謹、理論成熟、理論知識點高度概括、邏輯性強、內容豐富、問題靈活多變、應用領域廣闊等特點。[6]也因此,在絕大多數工科高等院校中“理論力學”的考試通過率并不高,學生普遍反映理論能聽懂,但習題還是難解決,即理論很難融會貫通、靈活自如地運用到實際問題中。
三、“理論力學”開展微課程的必要性
由于“理論力學”課程具有邏輯性強、問題靈活多變的特點,很容易造成課堂教學中“教師苦教,學生苦學”的局面;而運用力學原理解決問題遭受的挫折感也容易造成學生對這門課程的厭煩情緒。“理論力學”微課程作為一種新型的教學形式則可以吸引學生們的注意力,激發學生們的學習興趣,促進學生們個性化的學習。
同時,“理論力學”中有許多學生們不易理解的教學重點和難點等,在課堂教學中學生并不一定能夠隨著教師的講授而同步學習和理解,因此針對這些主題設計較短教學時間和單一主題的微課程可以輔助學生復習和在課下異步學習。學生可以根據自己的學習意愿與需求選擇相應的微課程,以及播放的次數。
綜上所述,設計相關微課程對于更好地開展“理論力學”教學具有一定的必要性。
四、“理論力學”微課程的設計
“理論力學”微課程并不是其傳統課堂教學的切片或壓縮。比如,將一學時的“理論力學”課程內容或者其中一半內容強行壓縮到10分鐘以內,這并不是微課程。微課程的設計目的是讓學生將注意力集中于單個的知識點,而并不需要像課堂教學那樣考慮所講授的所有知識點間的層次。
在“理論力學”中,并不是所有的知識點和內容都適合設計成微課程的。例如,一些簡單的概念和力學原理學生們完全可以直接看教科書,而不必借助視頻資料。最適合設計微課程的課程內容應該是那些內容相對獨立的單個知識點,對應學生不容易理解的重點和難點,或者容易激發學生創造力的興趣點。如,靜力學篇章中二力桿的約束反力,力對軸之矩的計算和桁架結構中零桿的識別等;運動學篇章中平面運動剛體的速度瞬心法,加速度基點法,點的合成運動的基本概念,牽連運動為轉動時科氏加速度的產生等;動力學篇章中質心運動守恒定律,動量矩守恒定律,剛體在不同運動特征下對應的慣性力,虛功原理的應用實例等。
一段微課程的設計一般包括課程名稱、知識點、授課對象、授課時長、教學目標、教學內容、設計人等方面。考慮處在移動學習中學生的注意力,可以從實際工程中的小問題入手,對具體現象進行分析和梳理,導入新的概念、理念和方法,并加以總結。按照以上框架,以“理論力學”中點的合成運動的基本概念這一知識點為例實踐本門課程的微課程的教學設計。這一知識點是“理論力學”中重要的知識點,盡管只是基本概念,在教材當中涉及的篇幅非常短,卻有著很容易讓學生混淆的概念,而其中對于動點動系選擇上的不確定也會大大影響后續運動學章節的學習。因此這一知識點非常適合設計微課程來輔助學生們課后復習。這一知識點的微課程的設計方案如表1所示。其中微課程的錄制可以采取智能手機或其他視頻錄制工具錄制PPT屏幕,配以教師的實時解說來實現。這樣設計的微課程與傳統的授課視頻相比,存在知識點少而精以及授課時長較短的優勢,但與傳統的授課視頻一樣,仍缺少師生的互動環節和對學生學習狀態的監控,因此只能作為傳統的課堂教學的有益補充。“理論力學”微課程的設計還有待于進一步的實踐和改進。
五、結語
在“移動學習”時代來臨之際,微課程正日益引起教育領域的關注。從高等院校到中小學,各門課程都在逐漸開展微課程的設計與開發。“理論力學”作為一門非常適合開展微課程學習的課程,為學生提供微課程學習具有非常大的必要性,微課程的建設也存在著很大的發展空間。目前,“理論力學”微課程的實踐剛剛起步,隨著微課程建設的逐步開展,一定會有更多的微課程可以分享。相信在不遠的將來,不僅僅從事“理論力學”教學工作的教師可以通過微課程為學生傳授知識,而且學生可以把自己看微課程時的體會與問題,或由“理論力學”的學習所誘發的新思路、創造的實物及研制過程,制成微課程與師生分享,實現微課程互動,啟發教學和教學相長,使得“理論力學”微課程教學發揮更大的作用。
[ 注 釋 ]
[1] 黎加厚.微課的含義與發展[J].中小學信息技術教育,2013(4):10-12.
[2] 楊元元.MOOC時代的教學模式革新[J].大學教育,2014,(7):49-51.
[3] 高強,馮志華,蘭向軍,等.理論力學微課的設計[J].教育教學論壇,2014(13):48-49.
[4] 哈爾濱工業大學理論力學教研室.理論力學[M].北京:高等教育出版社,2009.
關鍵詞:第二定律;傳送帶;加速度
牛頓第二定律是高中物理的核心內容,在高考中占有重要的地位。而有關傳送帶的問題由于受力情況變化多,更使學生普遍感到困難。實際上,只要正確分析物體的受力,靈活運用第二定律,準確判斷加速度,此類問題并不難求解。
一、傳送帶問題的解題方法
傳送帶問題主要是考查勻變速直線運動規律的應用和摩擦力性質、方向判斷、大小計算,有時也考查有關能量問題。所以這類題的核心是有關摩擦力的問題。
1.傳送帶問題的規律
摩擦力是否存在的判斷:物體間是否有彈力;是否有相對運動或相對運動趨勢;接觸面是否光滑。
判斷摩擦力的方向:首先確定物體間相對運動的方向,然后由摩擦力方向總是與相對運動方向或相對運動趨勢方向相反,來確定摩擦力方向。
計算摩擦力大小:首先確定是滑動摩擦力還是靜摩擦力,因為滑動摩擦力大小可以用公式f=μN來進行計算,而靜摩擦力只能由對物體所受的其他力進行分析,再由物體運動狀態結合運動規律來確定大小。
2.傳送帶問題的難點
難點在于物體運動狀態的判斷,也就是物體運動方向和加速與減速的判斷。而這種判斷有時并不一定能按一定的順序進行,而是要靈活應用有關規律甚至用假設法來進行判斷,所以具體題中應注意方法總結和題目歸類。
3.傳送帶問題的處理方法
這類問題的關鍵點是運動過程中是否有摩擦力性質的變化,而其摩擦力性質發生變化一定是在傳送帶相對運動狀態發生變化時產生,所以這類問題首先應判斷物體相對運動狀態是否發生變化,即有無可能運動速度從不相等變為相等或從相同變為不相同。
二、應用舉例
1.物體與傳送帶間的相對運動問題
物塊從光滑曲面上的P點自由滑下,通過粗糙的靜止水平傳送帶以后落到地面上的Q點,若傳送帶皮帶輪沿逆時針方向轉動起來,使傳送帶隨之運動,如圖,再把物塊放到P點自由滑下則物塊將( )
A.仍落在Q點
B.會落在Q點的左邊
C.會落在Q點的右邊
D.有可能落不到地面上
錯解分析:因皮帶輪轉動起來后,物塊在皮帶輪上的時間長,相對皮帶位移變大,摩擦力做功將比皮帶輪不轉動時多,物塊在皮帶右端的速度將小于皮帶輪不動時,所以落在Q點左邊,應選B選項。
學生的錯誤主要是對物體運動過程中受力分析不準確。實質上當皮帶輪逆時針轉動時,無論物塊以多大速度滑下,傳送帶給物塊施的摩擦力相同,且與傳送帶靜止時一樣,由運動學公式知位移相同。從傳送帶上做平拋運動的初速相同,水平位移相同,落點相同。
正解:物塊從斜面滑下,當傳送帶靜止時,在水平方向受到與運動方向相反的摩擦力,物塊將做勻減速運動。離開傳送帶時做平拋運動。當傳送帶逆時針轉動時,物體相對傳送帶都是向前運動,受到滑動摩擦力方向與運動方向相反。物體還做勻減速運動,而且其所受的摩擦力的大小和方向均未發生變化,所以其加速度也不變,從而離開傳送帶時的運動速度也就不會變,即還做與傳送帶不轉動時初速度相同的平拋運動,故落在Q點,所以A選項正確。
2.有關相對滑動問題
一水平的淺色長傳送帶上放置一煤塊(可視為質點),煤塊與傳送帶間的動摩擦因數為μ。初始時,傳送帶與煤塊都是靜止的。現讓傳送帶以恒定的加速度a0開始運動,當其速度達到v0后,便以此速度做勻速運動。經過一段時間,煤塊在傳送帶上留下了一段黑色痕跡后,煤塊相對于傳送帶不再滑動。求此黑痕的長度。
解析:根據“傳送帶上有黑色痕跡”可知,煤塊與傳送帶之間發生了相對滑動,煤塊的加速度a小于傳送帶的加速度a0。根據牛頓定律,可得a=μg.
設經歷時間t,傳送帶由靜止開始加速到速度等于v0,煤塊則由靜止加速到v,有v0=a0t,v=at.
由于a
總之,傳送帶問題是一類復雜的動力學問題,解決此類問題一般按照事件發生的先后順序對物體的運動和受力進行全面的分析,明確整個運動過程可分為哪幾個不同的階段或不同的狀態,各階段各遵循的規律是什么,以起到事半功倍的效果。
參考文獻: