力学基础教案教学设计.docx

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1、力学基础教案一力学基础（分成8讲，共计16学时）经典力学的基础,包括质点力学和刚体力学定轴转动部分.着重阐述动量,角动量,和能量等概念及相应的守恒定律.狭义相对论的时空观是当今物理学的基本概念,它和牛顿力学联系紧密.为此,把狭义相对论归入经典力学的范畴.第O1章质点运动学（4学时）第02章质点运动定律（1学时）第03章动量守恒和机械能守恒（3学时）第04章刚体的定轴转动（4学时）第05章万有引力场（部分内容穿插到第03章）第18章相对论（4学时）第01章质点运动学（4学时）教学内容1-1质点运动的描述1-2加速度为恒矢量时的质点运动1-3圆周运动1-4相对运动基本要求1 .掌握位置矢量、位移、

2、加速度等描述质点运动及运动变化的物理量.理解这些物理量的矢量性、瞬时性和相对性.2 .理解运动方程的物理意义及作用.掌握运用运动方程确定质点的位置、位移、速度和加速度的方法，以及已知质点运动的加速度和初始条件求速度、运动方程的方法3 .能计算质点在平面内运动时的速度和加速度，以及质点作圆周运动时的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度.4 .理解伽利略速度变换式，并会用它求简单的质点相对运动问题重点：1 .掌握位置矢量、位移、速度、加速度、角速度、角加速度等描述质点运动和运动变化的物理量，明确它们的相对性、瞬时性和矢量性。2 .确切理解法向加速度和切向加速度的物理意义；掌握圆周运动的角量和线

3、量的关系，并能灵活运用计算问题。3 .理解伽利略坐标、速度变换，能分析与平动有关的相对运动问题。难点：1 .法向和切向加速度2 .相对运动问题第。T讲1-1质点运动的描述1-2加速度为恒矢量时的质点运动(内容打乱当例子讲)教学过程一、参考系为了确定物体的位置而选作参考的物体称为参考系。要作定量描述，还应在参考系上建立座标系。二、位矢与位移(为简化，讨论二维情况)位置矢量(位矢)，r=xi+yj大小r=r=yx2+y2方向cosa=运动方程运动方程r=r(t)=x(t)i+y(t)j+z(t)kx=x(t)分量式y=y(f)消去参数I,可得轨道方程Z=z(t)轨道方程(质点运动轨迹的曲线方程)：

4、/(x,y)=O位移矢量(位移)：J=心=(XX”+(力一%)/注：一般情况下，路程工位移，极限0时，Hd=AB三、速度平均速度:V=，方向：,r瞬时速度:drdx.dy.dz,v=1+-j+Kdtdtdtdtv=v+Vv+，方向余弦：COSQf=,rds速率，是质点路程对时间的变化率：V=dt例1：（课本P7,例D设质点运动方程为r（f）=（r+2）i+-/,（S/）,求（1）/=35时的1，（2）运动轨迹。解：（略）例2（课本P7,例2）A、B由刚性杆/连接，在光滑轨道上滑行。若A以恒定的速率U向左滑,问：当=60时B的速度？例3（课本习题1-3）如图所示，湖中有一小船，有人用绳绕过岸上h

5、高度处的定滑轮拉湖中的船向岸边运动。设该人以匀速率。收绳，绳不伸长、湖水静止，求小船的运动速度Uo四、加速度，是质点速度对时间的变化率：dvd2ra=dtdr计算式：a=-/+-j=ari+ajdtdt例3：已以知一质点作匀加速直线运动，加速度为4。求：它的运动方程。解：直线运动a=dttVjadt=Jdynar=V-%nV=%+/O%Pdx又一x-xq-v0r+-/2OXo2u12故X=XO+Uf+广小结运动学问题有两类：已知运动学方程求速度、加速度（微分法）己知加速度（或速度）和初始条件，求速度、位移。例4斜抛运动（课本P12T3内容）第01-2讲1-3圆周运动1-4相对运动教学过程一、自

6、然坐标系：沿轨道上某点，取切向C,和法向GZI为两轴二、圆周运动的法向加速度与切向加速度rVr.-V+-吃.-Vrvza=Iim=Iim1=Iim-+Iim-1o/*oSf.oAf=a+a1=anen+a1et切向。先求q：显然A4是速率的变化量，故4=电，方向:dt（0时，公4与5同向，故切向！）再求凡：由相似形得也二E即：vn=-BCBCRR当。即夕0时，弦长=弧长。BC=BC故an=Iimn.t0凶=Iimu=E方向：0时，aVz,1V,故法向”推广至一般曲线:dvv2a=a1et+anen-et+-ena=a=+4=彳（利率半径），ata说明：可由速率变化引起，凡由速度方向变化引起。三

7、、圆周运动的角量描述（这是课本第4-1节的内容，为了减少第04章的压力，调整到第1-3节来）课本p.18,自己阅读掌握:线量角量关系rV=HVdrV=一dtdW=dt7V2an=Rdva=一dtTdtdvr匀变速率圆周运动=tt2dtdv=in=tnadt牛三定律:二、惯性参照系牛顿运动定律成立的参照系为惯性参照系。生活实践和实验表明：地球可视为惯性系。车、地都是惯性系；此时车厢不再是惯性系1 .力学相对性原理V=V+u因：是常量，故：a=a,（不同惯性系下，相同的力学形式）推广：“不同惯性系下，牛顿力学的规律都等价”-力学相对性原理2 .非惯性系与惯性力质量为m的物体，在平动加速度为af1的

8、参照系中受的惯性力为5=-机4第03章动量守恒、能量守恒（3学时）教学基本要求1 .理解动量、冲量概念,掌握动量定理和动量守恒定律.2 .掌握功的概念,能计算变力的功,理解保守、力作功的特点及势能的概念,会计算万有引力、重力和弹性力的势能.3 .掌握动能定理、功能原理和机械能守恒定律，掌握运用守恒定律分析问题的思想和方法.4 .了解完全弹性碰撞和完全非弹性碰撞的特点.教学内容3-1质点和质点系的动量定理3-2动量守恒定律3-4动能定理3-5保守力与非保守力势能3-6功能原理机械能守恒定律3-7完全弹性碰撞完全非弹性碰撞第03-1讲（1学时X（第02-1讲与第03-1讲合一）3-1质点和质点系的

9、动量定理3-2动量守恒定律SiFdt=P2-P,P=Pi叫知识点:1 .,动量定理：合外力的冲量等于质点（或质点系）动量的增量。其数学表达式为2 .动量守恒定律当一个质点系所受合外力为零时，这一质点系的总动量矢量就保持不变。即当Z鼠=。时，Z耳=Z笆=常矢量ii在直角坐标系中的分量式（略）3 .质点的角动量定理质点的角动量：对某一固定点有1=rp=mfv角动量定理：质点所受的合外力矩等于它的角动量对时间的变化率(M=与M=XrF.4 .角动量守恒定律若对某一固定点而言，质点受的合外力矩为零，则质点的角动量保持不变。即当Z后=O时，=EO=常矢量重点：1.掌握动量定理。学会计算变力的冲量，并能灵

10、活应用该定理分析、解决质点在平面内运动时的力学问题。2 .掌握动量守恒定律。掌握系统动量守恒的条件以及运用该定律分析问题的思想和方法，能分析系统在平面内运动的力学问题。3 .掌握质点的角动量的物理意义，能用角动量定理计算问题。4 .掌握角动量守恒定律的条件以及运用该定律求解问题的基本方法。难点：1 .计算变力的冲量。2 .用动量定理系统动量守恒分析、解决质点在平面内运动时的力学问题。3 .正确运用角动量定理及角动量守恒定律求解问题。教学过程3-1动量定理引言：牛二定律揭示了力是改变运动状态的原因。此外，力作用于质点或质点组往往还有一段持续时间和持续空间。一、冲量质点的动量定理F=义畛一FQdt

11、=dp=d(mi，一i-Fdt=P2Pv2-mv1动量定理：在给定的时间间隔内，外力作用在顶点上的冲量，等于质点在此时间内动量的增量。矢量性：某方向上的外力只改变该方向的p。优点：可忽略中间复杂过程，只看初末状态。二、质点组的动量定理)）mJs求:平均冲力（钢板所受）6J(K+/=P|_Pi。j(E+6f=p-p2o，2+，(*+7)+(/+)=(p2+P)-(Po+P2o4由牛三定律得，f1=f2故j(E+KW=(P1+P2)-(P1+P2)tIt2推广：,z=P-PotI动量定理的微分形式：(质点组)dt例1已知：z=0.05Ag的弹性刚球,设碰撞时间f=0.05s,v1=v2=1(解法一：FXj=zzv2a-tnvx=772VCOSa-(-wvcosa)=2/?ivcosaFyt=mv2y-mviy=07T,2mucos=/1工|、匚卬、F=Fv+Fy=Fx=(小球所受)解法二：据矢量三角形，由几何边角关系求解。FUtnvtn例2（练习册例3-6）如图，用传送带A输送煤粉，料斗在A上方高/7=0.5?处，煤粉自料