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1、第三节第三节 研究动力学问题的三个研究动力学问题的三个基本观点基本观点1基础知识梳理基础知识梳理课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究知能优化演练知能优化演练第第三三节节 研研究究动动力力学学问问题题的的三三个个基基本本观观点点2基础知识梳理基础知识梳理一、一、动力学的知力学的知识体系体系动力学研究的是物体的力学研究的是物体的_情况与情况与_情况的情况的关系以三条关系以三条线索索(包括五条重要包括五条重要规律律)为纽带建建立立联系，可用下面的框系，可用下面的框图表示：表示：受力受力运运动3二、解决二、解决动力学力学问题的三个基本的三个基本观点点1力的力的观点点_定律定律结合合_公式，
2、是解决力学公式，是解决力学问题的基本思路和方法，此种方法往往求得的是的基本思路和方法，此种方法往往求得的是_关系利用此种方法解关系利用此种方法解题必必须考考虑_的的细节中学只能用于匀中学只能用于匀变速运速运动(包括直包括直线和曲和曲线运运动)，对于一般的于一般的变加速运加速运动不作要求不作要求2动量的量的观点点动量量观点主要包括点主要包括动量定理和量定理和_定律定律牛牛顿运运动运运动学学瞬瞬时运运动状状态改改变动量守恒量守恒43能量的能量的观点点能量能量观点主要包括点主要包括_定理和定理和_定律定律动量的量的观点和能量的点和能量的观点研究的是点研究的是_或或_经历的的过程中状程中状态的改的改变
3、，它不要求，它不要求对过程程细节深深入研究，关心的是运入研究，关心的是运动状状态的的变化，只要求知道化，只要求知道过程的始末状程的始末状态动量、量、动能和力在能和力在过程中的冲量程中的冲量和功，即可和功，即可对问题求解求解三、力学三、力学规律的律的选用原用原则1如果要列出各物理量在某一如果要列出各物理量在某一时刻的关系式，刻的关系式，可用牛可用牛顿第二定律第二定律2研究某一物体受到力的持研究某一物体受到力的持续作用而作用而发生运生运动状状态改改变时，一般用，一般用动量定理量定理(涉及涉及时间的的问题)或或动能定理能定理(涉及位移的涉及位移的问题)去解决去解决问题动能能能量守恒能量守恒物体物体系
4、系统53若研究的若研究的对象象为一物体系一物体系统，且它，且它们之之间有有相互作用，一般用两个守恒定律去解决相互作用，一般用两个守恒定律去解决问题，但但须注意研究的注意研究的问题是否是否满足守恒的条件足守恒的条件4在涉及相在涉及相对位移位移问题时优先考先考虑能量守恒定能量守恒定律，即用系律，即用系统克服摩擦力所做的克服摩擦力所做的总功等于系功等于系统机械能的减少量，也即机械能的减少量，也即转变为系系统内能的量内能的量5在涉及碰撞、爆炸、打在涉及碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理等物理过程程时，必，必须注意到一般注意到一般这些些过程中均程中均隐含有系含有系统机械能与其他形式能量之机械能与其他形式能量
5、之间的的转化化这种种问题由于作用由于作用时间都极短，故都极短，故动量守恒定律一般量守恒定律一般能派上大用能派上大用场6课堂互动讲练课堂互动讲练一、力的一、力的观点解决点解决动力学力学问题1观点内涵点内涵牛牛顿运运动定律定律结合运合运动学公式来分析力学学公式来分析力学问题，称之称之为力与运力与运动的的观点点简称力的称力的观点，它是解点，它是解决决动力学力学问题的基本方法的基本方法2适用情况适用情况主要用于分析力与加速度的瞬主要用于分析力与加速度的瞬时对应关系，分析关系，分析物体的运物体的运动情况，主要研究匀情况，主要研究匀变速直速直线运运动、匀、匀变速曲速曲线运运动以及以及圆周运周运动中力和加速
6、度的关系中力和加速度的关系73使用方法使用方法确定研究确定研究对象，做好受力分析和运象，做好受力分析和运动过程分析，程分析，以加速度以加速度为桥梁建立力和运梁建立力和运动量量间的关系要求的关系要求必必须考考虑运运动过程的程的细节，即力和加速度的瞬，即力和加速度的瞬时对应关系关系4因果关系因果关系力是力是产生加速度的原因，即力是速度改生加速度的原因，即力是速度改变的原因，的原因，或力是运或力是运动状状态改改变的原因，的原因，这是一种瞬是一种瞬时对应关系，也是一种矢量关系，其关系，也是一种矢量关系，其规律是牛律是牛顿第二定第二定律，律，Fma.8特特别提醒：提醒：(1)此此类问题除了涉及受力和运除
7、了涉及受力和运动过程之外，也可能涉及程之外，也可能涉及动量及能量量及能量问题(2)应用牛用牛顿运运动定律及运定律及运动学公式学公式时，应考考虑过程程细节；应用用动量守恒、能量守恒量守恒、能量守恒时，只涉及，只涉及初、末状初、末状态9二、二、动量量观点解决点解决动力学力学问题1观点内涵点内涵利用利用动量定理、量定理、动量守恒定律来分析解决量守恒定律来分析解决动力学力学问题，称之，称之为动量的量的观点，它是从点，它是从动量角度来分量角度来分析析问题的的2适用情况适用情况常用于常用于单个物体或物体系的受力与个物体或物体系的受力与时间问题，题目中没有涉及加速度和位移，特目中没有涉及加速度和位移，特别用
8、于打用于打击、碰、碰撞、爆炸、反冲等一撞、爆炸、反冲等一类问题时，该类问题作用作用时间短、作用力短、作用力变化快，故常用化快，故常用动量定理或量定理或动量守量守恒定律求解，恒定律求解，该方法不用考方法不用考虑过程的程的细节103使用方法使用方法(1)对动量定理：确定研究量定理：确定研究对象，做好受力分析和象，做好受力分析和过程分析，程分析，选取正方向，明确合外力的冲量及初取正方向，明确合外力的冲量及初末末动量的大小和方向量的大小和方向(正、正、负)，最后列，最后列动量定理量定理方程求解方程求解(2)对动量守恒定律：确定研究量守恒定律：确定研究对象，做好受力分象，做好受力分析和析和过程分析，判断
9、是否符合程分析，判断是否符合动量守恒的三种情量守恒的三种情况，况，选取正方向，明确初末状取正方向，明确初末状态动量的大小和方量的大小和方向向(正、正、负)，最后列，最后列动量守恒定律方程求解量守恒定律方程求解4因果关系因果关系力力对时间的累的累积效效应(即冲量即冲量)是物体是物体动量改量改变的的原因原因这是一种是一种过程关系，也是一种矢量关系程关系，也是一种矢量关系其其规律是律是动量定理量定理Ftp2p1.11特别提醒：特别提醒：对于单个物体，只能用动量定理，对于单个物体，只能用动量定理，而不能用动量守恒定律；对于系统发生相互作而不能用动量守恒定律；对于系统发生相互作用时，可先考虑是否动量守恒
10、用时，可先考虑是否动量守恒12三、能量三、能量观点解决点解决动力学力学问题1观点内涵点内涵利用利用动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律来分析律来分析动力学力学问题，称之，称之为能量的能量的观点，它点，它是从能量角度来分析是从能量角度来分析问题的的2适用情况适用情况常用于常用于单个物体或物体系的受力和位移个物体或物体系的受力和位移问题，题目中没有涉及加速度和目中没有涉及加速度和时间，无，无论恒力做功，恒力做功，还是是变力做功，不管直力做功，不管直线、曲、曲线，动能定理均能定理均适用当只有适用当只有动能、能、势能相互能相互转化化时，用机械，用机械能守恒定律；当有
11、除机械能以外的其他能量存能守恒定律；当有除机械能以外的其他能量存在在时，用能量的，用能量的转化和守恒定律化和守恒定律该观点也不点也不用考用考虑细节133使用方法使用方法(1)对动能定理：确定研究能定理：确定研究对象，做好受力分析象，做好受力分析和和过程分析，判断哪些力做功、哪些力不做功，程分析，判断哪些力做功、哪些力不做功，哪些力做正功、哪些力做哪些力做正功、哪些力做负功确定功确定总功及初末功及初末状状态物体的物体的动能，最后列能，最后列动能定理方程求解能定理方程求解(2)对机械能守恒定律：确定研究机械能守恒定律：确定研究对象，做好受象，做好受力分析和力分析和过程分析，判断是否符合机械能守恒的
12、程分析，判断是否符合机械能守恒的适用情况和使用条件适用情况和使用条件选取初末状取初末状态并确定初末并确定初末状状态机械能，最后列机械能守恒定律方程求解机械能，最后列机械能守恒定律方程求解14(3)对能量的能量的转化和守恒定律：确定研究化和守恒定律：确定研究对象，做象，做好受力分析和好受力分析和过程分析，明确有哪些力做功，做程分析，明确有哪些力做功，做功的功的结果果导致了什么能向什么能致了什么能向什么能转化，然后建立化，然后建立E增增E减减的关系并求解的关系并求解讨论4因果关系因果关系力力对空空间的累的累积效效应(即功即功)是物体是物体动能改能改变的原的原因，因，这是一种是一种过程关系，也是一种
13、程关系，也是一种标量关系其量关系其规律是律是动能定理能定理W合合Ek2Ek1.15特特别提醒：提醒：利用以上三大利用以上三大观点分析点分析题目，各有目，各有所所长，选择合适的合适的规律是重中之重一般情况律是重中之重一般情况下若是多个物体下若是多个物体组成的系成的系统，优先考先考虑两个守两个守恒定律，并且恒定律，并且经常交叉使用；若是常交叉使用；若是单个物体，个物体，宜宜选用用动量定理或量定理或动能定理；涉及能定理；涉及时间，选用用动量定理；涉及位移，量定理；涉及位移，选用用动能定理；涉及加能定理；涉及加速度，速度，选用牛用牛顿第二定律第二定律16经典题型探究经典题型探究 地面上固定着一个地面上
14、固定着一个倾角角为37的足的足够长的的斜面，有一个物体从斜面底端以一定的初速度沿斜面，有一个物体从斜面底端以一定的初速度沿斜面向上运斜面向上运动，当物体返回底端，当物体返回底端时，其速率，其速率变为初速度的一半，求物体与斜面之初速度的一半，求物体与斜面之间的的动摩擦因数摩擦因数例例例例1 1力的观点解决动力学问题题力的观点解决动力学问题题【思路点思路点拨】物体在上滑物体在上滑过程和下滑程和下滑过程均程均做匀做匀变速直速直线运运动，因此解答，因此解答时可利用运可利用运动学学公式、公式、动量定理、量定理、动能定理三种不同的方式列能定理三种不同的方式列式解答式解答17【解析解析】法一：法一：应用牛用
15、牛顿第二定律和运第二定律和运动学公式学公式选物体物体为研究研究对象，象，设物体的初速度物体的初速度为v0，沿斜面，沿斜面上升上升时的加速度的加速度为a上上，沿斜面上升的最大位移，沿斜面上升的最大位移为s，根据牛，根据牛顿第二定律和匀第二定律和匀变速直速直线运运动的公式，有的公式，有mgsin37mgcos37ma上上0v2a上上s设该物体沿斜面下滑物体沿斜面下滑时的加速度的加速度为a下下，根据牛，根据牛顿第第二定律和匀二定律和匀变速直速直线运运动的公式，有的公式，有mgsin37mgcos37ma下下(v0/2)22a下下s18法二：法二：应用用动量定理量定理选物体物体为研究研究对象，象，设物
16、体沿斜面上升的物体沿斜面上升的时间为t上上，根据，根据动量定理，有量定理，有(mgsin37mgcos37)t上上0mv019法三：应用动能定理法三：应用动能定理选物体为研究对象，对物体沿斜面上升的过选物体为研究对象，对物体沿斜面上升的过程，应用动能定理，有程，应用动能定理，有【答案答案】0.4520【规律律总结】同一个力学同一个力学问题，有，有时可以有可以有多种解法，如在本多种解法，如在本题中，利用三大中，利用三大观点中的任点中的任何一个都可以解答本何一个都可以解答本题遇到遇到这种情况种情况时，我，我们应根据根据题目情景和要求目情景和要求选用合适的方法多用合适的方法多数情况下，从能量和数情况
17、下，从能量和动量的角度解量的角度解题相相对简单一些一些21例例例例2 2动量观点解决动力学问题动量观点解决动力学问题 如如图631所示，在光滑的水平面上有一所示，在光滑的水平面上有一长为L的木板的木板B，上表面粗糙，在其左端有一光滑，上表面粗糙，在其左端有一光滑的的1/4圆弧槽弧槽C，与，与长木板接触但不相接，木板接触但不相接，圆弧槽弧槽的下端与木板上表面相平，的下端与木板上表面相平，B、C静止在水平面上静止在水平面上现有滑有滑块A以初速度以初速度v0从右端滑上从右端滑上B，并以，并以v0/2滑离滑离B，恰好能到达，恰好能到达C的最高点的最高点A、B、C的的质量量均均为m，试求：求：22图63
18、1(1)木板木板B上表面的上表面的动摩擦因数摩擦因数；(2)1/4圆弧槽弧槽C的半径的半径R；(3)当当A滑离滑离C时，C的速度的速度23【解析解析】(1)当当A在在B上滑上滑动时，A与与BC整体整体发生作用，由于水平面光滑，生作用，由于水平面光滑，A与与BC组成的系成的系统动量守恒，量守恒，242526【规律律总结】滑滑块类问题是是动量和能量的量和能量的综合合应用之一，由于木用之一，由于木块与木板之与木板之间常存在一常存在一对相互相互作用的摩擦力，作用的摩擦力，这对摩擦力使木摩擦力使木块、木板、木板(或小或小车)的的动量量发生生变化，也使它化，也使它们的的动能能发生改生改变但若将两者但若将两
19、者视为系系统，则这对摩擦力是系摩擦力是系统的的内力，它不影响系内力，它不影响系统的的总动量，但克服它做功，量，但克服它做功，使系使系统机械能机械能损失，所以解决滑失，所以解决滑块类问题常用到常用到动量守恒定律和量守恒定律和动能定理能定理(或功能关系或功能关系)27变式式训练1(2011年厦年厦门模模拟)如如图632所示，甲、乙两冰球运所示，甲、乙两冰球运动员为争争抢冰球而合理冲撞，已知甲运冰球而合理冲撞，已知甲运动员的的质量量为 60 kg，乙运，乙运动员的的质量量为70 kg，接触前两运，接触前两运动员速度大小均速度大小均为5 m/s，冲撞，冲撞结果果为甲被撞回，速度大小甲被撞回，速度大小为
20、2 m/s，如果接触，如果接触时间为0.2 s，问：图632(1)冲撞冲撞时两运两运动员的相互作用力多大？的相互作用力多大？(2)撞后乙的速度大小是多少？方向又如何？撞后乙的速度大小是多少？方向又如何？28解析：解析：(1)取甲碰前的速度方向取甲碰前的速度方向为正方向，正方向，对甲运甲运用用动量定理，有：量定理，有：Ftm甲甲v甲甲m甲甲v甲甲代入数据得代入数据得F2100 N.(2)取甲碰前的速度方向取甲碰前的速度方向为正方向，正方向，对系系统运用运用动量守恒定律，有：量守恒定律，有：m甲甲v甲甲m乙乙v乙乙m甲甲v甲甲m乙乙v乙乙代入数据得代入数据得v乙乙1 m/s方向与甲碰前速度方向相同
21、方向与甲碰前速度方向相同答案：答案：(1)2100 N(2)1 m/s与甲碰前同向与甲碰前同向29 能量能量观点解决点解决动力学力学问题例例例例3 3 (满分分样板板17分分)(2009年高考重年高考重庆卷卷)探究探究某种笔的某种笔的弹跳跳问题时，把笔分，把笔分为轻质弹簧、内芯簧、内芯和外壳三部分，其中内芯和外壳和外壳三部分，其中内芯和外壳质量分量分别为m和和4 m笔的笔的弹跳跳过程分程分为三个三个阶段：段：30图63331(1)把笔把笔竖直倒立于水平硬桌面，下直倒立于水平硬桌面，下压外壳使其下外壳使其下端接触桌面端接触桌面(如如图633甲甲)；(2)由静止由静止释放，外壳放，外壳竖直上升至下
22、端距桌面高度直上升至下端距桌面高度为h1时，与静止的内芯碰撞，与静止的内芯碰撞(见图乙乙)；(3)碰后，内芯与外壳以共同的速度一起上升到外碰后，内芯与外壳以共同的速度一起上升到外壳下端距桌面最大高度壳下端距桌面最大高度为h2处(见图丙丙)；设内芯与外壳内芯与外壳间的撞的撞击力力远大于笔所受重力，不大于笔所受重力，不计摩擦与空气阻力，重力加速度摩擦与空气阻力，重力加速度为g.求：求：(1)外壳与内芯碰撞后瞬外壳与内芯碰撞后瞬间的共同速度大小；的共同速度大小；(2)从外壳离开桌面到碰撞前瞬从外壳离开桌面到碰撞前瞬间，弹簧做的功；簧做的功；(3)从外壳下端离开桌面上升至从外壳下端离开桌面上升至h2处
23、，笔，笔损失的机失的机械能械能32解解题样板板设外壳上升高度外壳上升高度h1时速度速度为v1，外壳与内芯碰，外壳与内芯碰撞后瞬撞后瞬间的共同速度大小的共同速度大小为v2.(1)对外壳和内芯，从撞后达到共同速度到上升外壳和内芯，从撞后达到共同速度到上升到到h2处应用用动能定理有：能定理有：33(2)对外壳和内芯，碰撞外壳和内芯，碰撞过程瞬程瞬间动量守恒，量守恒，由由动量守恒定律得量守恒定律得4mv1(4mm)v2(2分分)34(3)由于外壳和内芯达到共同速度后上升高度由于外壳和内芯达到共同速度后上升高度h2的的过程，机械能守恒，只是在外壳和内芯碰程，机械能守恒，只是在外壳和内芯碰撞撞过程有能量程
24、有能量损失，失，损失的能量失的能量为35【规律律总结】(1)利用能量利用能量观点解决点解决过程复程复杂的的问题时，要做好，要做好过程分析，正确、合理地把程分析，正确、合理地把全全过程分成若干程分成若干阶段，同段，同时要注意分析各要注意分析各阶段段之之间的的联系系(2)对于于弹簧与物体簧与物体组成的系成的系统，在，在发生瞬生瞬间碰碰撞撞时，满足足动量守恒但往往有能量量守恒但往往有能量损失，但在失，但在达到共同速度一起运达到共同速度一起运动时若不考若不考虑其他外力其他外力则机械能守恒机械能守恒(3)应用用动能定理、能定理、动量守恒及能量守恒量守恒及能量守恒时往往往往只涉及初、末状只涉及初、末状态，
25、不涉及具体，不涉及具体过程程细节36变式式训练2(2011年武年武汉模模拟)如如图634所示，所示，在在竖直平面内，一个木直平面内，一个木质小球小球(看成看成质点点)悬挂于挂于O点，点，悬线长为L，小球，小球质量量为M.一一颗质量量为m的子的子弹以以图634水平速度水平速度v0射入木球且留在其中若木球在射入木球且留在其中若木球在竖直直平面内运平面内运动过程中程中悬线始始终不不发生松弛，求子生松弛，求子弹速度速度v0应满足的条件足的条件(重力加速度重力加速度为g)37解析：解析：子子弹在射在射击木球的木球的过程中，子程中，子弹和木球和木球在水平方向上在水平方向上动量守恒，量守恒，设二者最二者最终
26、在水平方在水平方向的速度向的速度为v，由，由动量守恒定律得量守恒定律得mv0(mM)v要使小球在要使小球在竖直平面内运直平面内运动过程中程中悬线始始终不不发生松弛，木球运生松弛，木球运动有两种情况：一是木球运有两种情况：一是木球运动速度速度较大大时将做完整的将做完整的圆周运周运动，二是木球，二是木球速度速度较小小时做不完整的做不完整的圆周运周运动(即即摆动)(1)在做完整的在做完整的圆周运周运动时，小球从最低点运，小球从最低点运动到最高点到最高点过程中机械能守恒，程中机械能守恒，设小球在最高点小球在最高点时的速度的速度为v，有，有383940知能优化演练知能优化演练41本部分内容本部分内容讲解解结束束点此点此进入入课件目件目录按按ESC键退出全屏播放退出全屏播放谢谢使用使用42
