大学物理力学解题思维方法研究

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  摘要:在大学学习有关物理专业的学生,开学后一般要先学理论力学。本课程为基础课,以数学、大学物理为基础,延伸至材料力学、结构力学,即其内容由基础课向专业课的转变,因此,理论力学这门课程可作为学生往后专业学习的过渡课程,对学生有很大的帮助。对台球、推拉门滑移阻力进行了分析,进而优化了理论力学探究。在大学物理课程内容中,力学是最基本的部分,牢固地掌握解决力学难题的思维方法,对后续课程内容和专业课程的学习有较大的帮助。对于力学解题思维方法举例的探究,对大学物理中力学部分的教学有着相应的指导意义。
  关键词:大学物理;力学解题;思维方法
  中图分类号:G4  文献标识码:A  文章编号:(2021)-09-382
  当今世界,竞争日益激烈,对大学生指出了不仅要熟练掌握课本知识,又要有较高处理问题 的能力的标准。高校物理学科是我国高等院校工科类专业学生的必修课程,不但要使学生熟练掌握物理的基本原理和基本定律,更具体的是培育和训练学生的思维模式,以处理问题 。力学是大学物理学科中最基本的部分,学生对这部分内容的掌握情况将影响后续学科及专业课程的学习,乃至影响其自身今后的发展。所以在解决力学难题时,老师尤其注重对学生解题思维方法的培育和训练,具体有下列几类思维方法。
  1简析了台球运动的理论力学原理及其应用
  谈到台球,大家都知道它是一项在国际上广为流行的高雅的室内运动,是一种利用球杆对球的推力让它进球,依靠计算进球得分来决定比赛胜负的室内娱乐运动。桌面上的台球运动是以质点为中心,围绕质点进行的。桌面有一定的粗糙度,当台球在桌面上移动时,会受到摩擦而开始向不同的方向移动,桌面的摩擦力对台球起着很大的作用。造台球的标准很严格,必须是一个非常匀称的刚体小球,因此,小球的重心一定在球的中心位置。根据理论力学中的质心运动原理,当台球受到球杆的作用力时,如果这一推力经过球心,那么就可以知道,在这样的情况下,台球就会在台面上作平动运动,也可以用动量定理来解释,就是物体的动量增量等于其所受外力的冲量,即Ft=Δvm,也就是所有外力的冲量的矢量和,也就是说,台球受到球杆的作用力与其动量的变动量相等。在球杆作用在球杆上的作用力属于偏心力,即球杆的作用力不通过台球的球心时,台球除了做平动运动之外,还会做转动运动,此时的平动运动仍然遵循动量矩定理,而转动运动则遵循转动定理,转动定理是指台球对某一定轴所产生的合外力矩,其公式为:Mz=Jβ,其中Mz表示对某一定轴的合外力矩,J表示台球绕给定轴的转动惯量,β表示角加速度。
  为了使台球进行运动需要球杆对其施加力,在产生这种力之前,必须选择合适的作用点,因此,在台球击球时,必须选择合适的击球区域和击球角度。根据台球运动的规则,我们需要通过击打母球来使花球、色球或黑八进球,通常在母球上有一个击球用的点,用球杆击球时,我们需要平视母球,通过平视的角度,我们可以看到圆球的一个圆面,而击球点可以是圆球表面的任意一点。但是,球杆和球面都是有弧度的物体,在实际操作中,不可能每一杆都击中球体的中心,因为当球杆的弧度碰到有弧度的球体时,总会产生一定的偏差,这就是我们常说的滑杆,从这个角度看,并非所有的球杆的弧度都能成为击球的目标,因此,为了防止在进行台球比赛时出现滑杆现象,需要对击球的球面进行一定的范围控制。应用动量定理和转动定律,列出了计算球面击点距离的公式,并给出了计算结果。
  当球杆与球的击点方向的切线发生碰撞时,仅当球的击点方向有切线时,摩擦力不会超过最大摩擦力,就不会发生滑杆。摩擦系数公式为F=μ×FN,其中μ表示台球与桌面之间的摩擦系数,FN表示压力系数,由于台球的质量是固定的,所以台球对桌面的压力也是固定的,此时只有台球与桌面之间的摩擦系数是摩擦力数值的关键因素。一般的台球比赛中,我们都会发现有很多人用粉块来摩擦球杆的杆头,以减少球杆和球杆之间的摩擦力。
  2简单分析了理论力学在推拉门滑动中的應用
  推拉门在我们的生活中经常被使用,在现代家居装修中,许多家庭都选择使用推拉门。当使用次数增加时,推拉门的推力会变得越来越大,但如果在推拉门上把手时,将力道用在靠近地板的地方,或在推拉门的门下加一层蜡,推起来时会顺畅许多。因此,门和门槛之间的摩擦力决定了当我们推门时所使用的力道,而当我们在推门靠近地板的地方使用力道时,也可以用较小的力量推门。这些现象可以用大学物理的力学理论来解释。
  如果不考虑重力,摩擦力来自门扇与地面的横梁接触,而仅仅是为了防止门扇倾覆,因此摩擦力来自门扇与地面的摩擦。对推拉门施加一个平行于地面的力,当这个力从零开始增加到一定的力度时,门就会开始滑动,因为在门和地面之间有一个摩擦力,它和p方向相反,平行于地面。所以,必须要加到一定的强度才能开始活动。
  当拉门不受p的作用力时,门扇所受的重力和地对门的推力属于均匀分布的力系。本文对图进行了简化分析,结果表明,当受p力作用时,地面阻力产生摩擦力,而这种摩擦力和受p力形成的对偶力阻止了门扇运动。
  结论。
  3结语
  通过对台球和推拉门的分析,我们知道在生活中有很多地方将其应用于物理力学,而且许多研究对象都会有很大的空间,学生可以在生活中自己动手,对物理理论力学进行研究和探讨。实际工作中,对课本知识有深入的了解,为学习理论力学打下坚实的基础。在大学物理课程中,力学是最基本的部分,在此方面的教学中,老师要注意培育和练习学生解题思维,即设立理想模型思维、等效思维、类比推理思维和发散性思维。这不但为学生学习大学物理后续课程打下了基础,并且为他们选修别的专业课程,培育高质量人才做了有效的准备。
  参考文献
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  [3]张文庆.大学物理理论与实验一体化教学探索[J].河南科技学院学报,2016,36(4).
  作者简介:陈洁 性别: 男 籍贯:湖北黄石 民族:汉 出生年月:1998.03.09 学历:本科在读 研究方向: 物理学 单位:湖北科技学院
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