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学生学好了牛顿第二定律和动量定理发展解决同一个物理问题

更新时间:2023-04-28 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

牛顿第二定理和动量定律在小学热中都占据着非常重要的位置,两者之间有着非常密切的关系:动量定律是由牛顿第二定理的公式F=ma和率匀速直线运动推导出公式v=v[,0]+at。 中学生学过牛顿第二定理,对于动量定律的学习会有很大的帮助,但是对于中学生思维的发展来说,动量定律的学习要比牛顿第二定理更高层次. 笔者认为主要体现在以下几个方面:zlS物理好资源网(原物理ok网)

1.思想自由减少zlS物理好资源网(原物理ok网)

从牛顿第二定理的表达式F=ma可以看出,它反映了F、m、a的瞬时关系,可以概括为物质与运动的关系,是二维的; 动量定律的表达式FΔt=Δmv,右边是力随时间的累积,左边是过程初末态的动量变化。 这里加入了时间的热阻,体现了时间、物质和运动的关系,是三维的,所以思考的自由度降低了,思考的领域大大扩展了。zlS物理好资源网(原物理ok网)

在教学中发现大学物理动量定理公式,大部分中学生在学习动量定律时,受固定思维的影响,很难将热阻t纳入自己的思维体系,即思维从两方面发展——立体到三维需要一个逐步完善的过程。 为此,在教学中应通过各种实例反复强调热阻t的作用。 例如,中学生可以比较在水泥地上短跑和在沙坑里跳远的区别,找出原因,从而得出其中动作时间t的缓冲作用。 同时,还应通过示范实验,提高中学生的感性认识。 不仅要举t减小,F减小的例子,还要举一些t减小,F减小的例子,比如敲铁钉,锤子下的越快,铁钉打的越深。 通过这个具体的例子,中学生充分认识到时间t所起的作用。zlS物理好资源网(原物理ok网)

2、思维形态由连续向跨越式发展zlS物理好资源网(原物理ok网)

解决同一个数学问题,用牛顿第二定理来考虑,通常是从0时刻开始追踪物体在每一时刻的受力和状态变化,然后用公式来求解,虽然每次思考的对象是瞬间的情况,而思考是连续的一个过程。 中学生在运用动量定律求解问题时,只需要考虑物体在0和t两个时刻的状态变化,不需要关注中间过程,思维在跳跃。 这些跳跃性思维有助于中学生减轻思维负担,抓住重点。 而创造性思维往往不是连续的,而是跳跃式的。zlS物理好资源网(原物理ok网)

在实际学习过程中,中学生的主要困难是找不到开始和结束两种状态。 例如,一个小球从10m高处落下,落入石块中,在石块中的运动时间为2s,求石块对小球的平均排斥力。 50%的中学生觉得初始状态处于最低点,最终状态还在石头里。zlS物理好资源网(原物理ok网)

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Δt=0,我们得到zlS物理好资源网(原物理ok网)

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=0。 因此,在教学中要注意引导中学生分析过程的初态和终态,明确FΔt=Δmv中的0矩不是运动的初矩,而是运动的初态。 F动作的初始时刻。 对于这道题,班主任可以重点考察中学生对球运动状态的掌握,即t[, 0](还在最低点)、t[, 1]和开始踏入石头) , t[, 2] (仍在石头中)。 这三点将整个运动过程分为两个部分。 关键是让中学生理解t[, 1]时刻两个过程分、连的作用,以及t[, 1]时刻mv对前后两个过程的作用。 过程中的不同角色。 对于每个过程,只让中学生分析用力,不讨论球的具体运动,以减轻中学生的思维负担。zlS物理好资源网(原物理ok网)

3.加强思维的综合性zlS物理好资源网(原物理ok网)

解决一个数学问题,单靠牛顿第二定理往往无法解决,必须结合运动学公式才能完成。 在这里,思路是一步步进行的,先用F=ma求出a,然后代入运动学公式求解。 动量定律集运动学和动力学于一体,用动量定律解决问题往往一步到位,走捷径,使思维整体掌握,综合程度加强。zlS物理好资源网(原物理ok网)

例如,质量为m[, 2]的物体用绳子挂在质量为m[, 1]的气球上端,从一定高度以加速度a上升,经过时间t[, 1 ] 字符串 当气球折断时,气球与物体分离,经过时间t[, 2] 气球的速度为零(不包括空气阻力),此时物体的速度是多少?zlS物理好资源网(原物理ok网)

这个问题可以用牛顿第二定理来解决,但是步骤复杂,过程复杂,但是用动量定律来解决这个问题,过程就大大简化了。 以(m[, 1], m[, 2], )对象系统为研究对象,断弦前后整体外力之和∑F=(m[, 1]+m [, 2]) a保持不变,以生长开始时的状态为初态,以期望时刻的状态为终态,则:zlS物理好资源网(原物理ok网)

(m[,1]+m[,2])a(t[,1]+t[,2])=m[,2]v-0,zlS物理好资源网(原物理ok网)

v=(m[,1]+m[,2])(t[,1]+t[,2])a/m[,2]。zlS物理好资源网(原物理ok网)

高中物理动量公式_大学物理动量定理公式_高中物理公式定理zlS物理好资源网(原物理ok网)

这很容易解决问题。 从求解过程来看,利用动量定律一步到位求解,将F、Δt、Δmv作为一个整体来考虑,不考虑具体的加减速过程。zlS物理好资源网(原物理ok网)

4.思维敏捷性得到培养zlS物理好资源网(原物理ok网)

对于牛顿第二定理F=ma,当m不变时,思维需要追踪的是F与a的变化关系,是单线追踪; 而对于动量定律FΔt=Δmv,思维需要同时追踪F与Δt的关系变化对Δmv的影响,此时思维是双线追踪,需要高度的思维敏捷,能同时把握两因。zlS物理好资源网(原物理ok网)

在具体教学中大学物理动量定理公式,可循序渐进地引导中学生,如以下讨论:zlS物理好资源网(原物理ok网)

1、当F一定时,Δmv与Δt成反比zlS物理好资源网(原物理ok网)

可以请中学生做一个小实验:在竖放的粉笔下放一张纸条,快速拨动纸条,粉笔不会掉落; 这里,粉笔的水平方向受到与音符给定相同的摩擦力(f=μN,其中μ和N是常数,所以f是常数),快抽动Δt小,Δmv小; 而慢抽动Δt大,Δmv大,即粉笔底部动量变化大,但粉笔顶部应该保持静止,所以容易掉落。zlS物理好资源网(原物理ok网)

2.当Δt一定时,Δmv与F成反比zlS物理好资源网(原物理ok网)

例如,你可以做一个实验:将一个大铁块和一个小铁块(足够小)从同一高度同时落到两块相同的玻璃板上,你会发现大铁块所在的玻璃板方块掉下来坏了。 小铁块落在上面的玻璃板并没有碎。 让中学生讨论原因。 这里以两个铁块为研究对象,初始状态为最低点,最终状态为刚好与玻璃板接触的点。 利用动量定律FΔt=Δmv来分析:由于下落高度相同,所以Δt相同; 忽略空气阻力,每块铁只受重力影响,Mg>mg,所以有ΔMv>Δmv,所以大铁块对玻璃板的冲击力大,容易碎。zlS物理好资源网(原物理ok网)

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