【5A文】名校名师之高中物理竞赛力学精典课程.ppt

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1、【5A文】名校名师之高中物理竞赛力学精典课程一.质点运动学二.牛顿运动定律三.动量定理动量守恒定律四.动能定理机械能守恒定律五.质心运动定律六.角动量定理角动量守恒定律七.刚体的平衡八.万有引力与天体运动九.简谐振动一.质点运动学(一)基本知识1.质点运动的一般描述1.1运动方程与轨道方程轨道方程运动方程P(x,y)xOyxy1.2速度反映质点运动的快慢和方向的物理量瞬时速度沿轨道切线方向1.3加速度反映速度(大小和方向)变化快慢的物理量加速度与速度的方向一般不同。xOzyvAvvBABrArBvAvB(a)(b)gyv0Ox2.抛体运动速度:运动方程:轨道方程:推论gyv0Ox甲乙

2、sh3.1圆周运动的加速度RPxOP0s0n0avaan3.圆周运动3.2圆周运动的角量描述角位置:=(t)角速度:角加速度:3.3角量和线量的关系RPxOP0sxySOPrr04.相对运动4.1运动描述与参照系:对物体运动的描述与参照系有关——位移、速度、加速度的测量与参照系有关。4.2不同参照系间位移、速度和加速度的变换(二)拓展知识aana1.一般曲线运动1.1一般曲线运动中的加速度1.2曲率半径的物理求法椭圆的曲率半径:AByxOab轨道方程:对应运动方程:A点:同理:抛物线的曲率半径:yxO轨道方程:对应运动方程:其中:2.连体运动问题解题方法一:运动的分解情形1:两

3、物体通过刚性细杆或不可伸长的绳子相连,他们在连线方向的位移、速度和加速度相等。v2v1hv0v0v

4、

5、解:情形2:两刚性物体接触点的速度沿法向分量相等。v1v2Pv0vP例1.2如图示,一半径为R的半圆柱体沿水平方向以速度v0作匀速运动。求杆与半圆柱体的接触点P的角位置为时竖直杆运动的速度。解:RO练习:顶杆AB可在竖直滑槽K内滑动,其下端由凸轮M推动,凸轮绕过O点的水平轴以角速度转动。在图示的瞬时,OA=r,凸轮轮缘与A接触处法线n与OA夹角为,试求此瞬时顶杆AB的速度。AOrnBMK参考答案:情形3:两直线相交点的运动等于各直线沿对方直线方向运动的合运动:Pv2

6、v1例1.3水平直杆AB在半径为R的固定圆圈上以匀速v0竖直下落,如图所示,试求套在该直线和圆圈的交点处小环M的速度。OMRv0v0v2v1v0解:练习:如图,一平面内有两根夹角为细杆l1和l2,两细杆各自以垂直于自己的速度v1和v2在该平面内运动,试求两细杆交点P的速率。Pv1v2解:Pv1v2v1v2A对B:解题方法二:运动的合成(相对运动)一个物体同时参与两种运动实质上是参照系的转换:B对地:A对地:例1.4如图,缠在线轴上的绳子一头搭在墙上的光滑钉子A上。今以恒定速度v拉绳,当绳与竖直方向夹角为时,求线轴中心O的运动速度v。设线轴的外半径为R,内半径为r,线轴沿水平面作无滑

7、动滚动。ABCrROv解:情况1:线轴座逆时针方向转动。设转动角速度为。ABCrROvvOB点相对于地面的速度:B点相对O的速度大小:vB沿绳子方向的分量与v相等:…….(1)线轴与地面无滑动:……………………..….(2)联立(1)、(2)得:……..…..….(3)由式(3)可知,情况1出现的条件为:情况2:线轴座顺时针方向转动。同理可得:出现情况2的条件为:ABCrROvvO例1.5续例11,求重物上升的加速度。hv0vv

8、

9、O以地面为参照系,A的加速度以O点为参照系,绳子末端A作圆周运动,其加速度沿绳子方向的分量,即向心加速度大小为解:例1.6续例12,求竖直杆运动的

10、加速度。PRO以圆心O为参照系,P点作圆周运动,其速度大小为:P点相当于地面的加速度:向心加速度:vP关键:找出各物体间位移间的关系,进而得到速度、加速度之间的关系。解题方法三:微积分yhxv0解:Pv0vP例1.8如图示,一半径为R的半圆柱体沿水平方向以速度v0作匀速运动。求杆与半圆柱体的接触点P的角位置为时竖直杆运动的速度和加速度。yRxOA解:例1.9水平直杆AB在半径为R的固定圆圈上以匀速v0竖直下落,如图所示,试求套在该直线和圆圈的交点处小环M的速度和加速度。OMRv0v0xy解:二.牛顿运动定律(一)基本知识第一定律:定性反映了物体的运动与其受力之间的关系,引入惯性参

11、照系的概念。第二定律:定量性反映了物体的运动规律与其受力之间的关系:第三定律:反映了力的来源:力来自物体间的相互作用。——正是由于物体间的相互作用使得物体的运动状态不断发生改变,使得自然界不断地变化发展。1.牛顿运动定律2.自然界中的力2.1万有引力mMFr任何物体之间都存在的相互吸引力:2.2重力:使物体产生重力加速度的力。重力来源于地球对物体的引力,若忽略地球的惯性离心力,则——重力加速度与物体质量无关比

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