计算动力学第三章讲解
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高三物理复 习 第三章 动力学的两类问题人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容:复习 第三章 动力学的两类问题二. 重点、难点解析:(一)用牛顿定律解决两类基本问题1. 在牛顿定律解决的两类问题中,无论是已知受力求运动情况,还是已知运动情况求未知力,加速度都是连接力和运动的纽带.因此对物体进行正确的受力分析和运动过程的分析是解决问题的关键.在对物体进行受力分析时,常用的方法是“整体”法和“隔离”法.隔离法:使用隔离法时,可对构成连接体的不同物体隔离,也可以将同一物体隔离成若干个部分.取隔离体的实质在于把系统的内力转化为其中某一隔离体的外力,以便应用牛顿定律解题.整体法:所求量与系统内物体无关时,把物体系(连接体)看成整体,可大大简化求解过程.2. 应用牛顿第二定律解题的基本方法(1)选取研究对象:根据题意,研究对象可以是单一物体,也可以是几个物体组成的系统.(2)分析物体的受力情况.(3)建立坐标①若物体所受外力在一条直线上,可建立直线坐标.②若物体所受外力不在一条直线上,应建立直角坐标系,通常以加速度的方向为一坐标轴,然后向两轴方向正交分解外力.(4)列出牛顿第二定律方程x x yy F ma F ma =⎧⎨=⎩ (5)解方程,得出结果.在求解的过程中,注意解题的过程和最后结果的检验,必要时对结果进行讨论.3. 如果物体在运动过程中仅仅受到两个共点力的作用,通常采用平行四边形定则求出这两个力的合力,此合力方向与物体运动的加速度方向相同.如果物体同时受到三个以上共点力作用,应建立平面直角坐标系,采用正交分解法,应用牛顿第二定律分量形式来求解.即x x F ma =∑,y y F ma =∑.为了减少矢量分解给解题带来的麻烦,在建立直角坐标系时,要求分解的矢量(如力、加速度等)越少越好,常用的两种方法是:①分解力而不分解加速度(此时可规定加速度方向为正方向);②分解加速度而不分解力(此种方法一般是在以某个力为z 轴正方向时,其他力都落在两个坐标轴上而不需要再分解).【例l 】如图所示,传送带与地面倾角θ=37°,从A →B 长度为16 m ,传送带以10 m /s 的速率逆时针转动.在传送带上端A 处无初速度地放一个质量为0.5 kg 的物体,它与传送带之间的动摩擦因数为0.5。
第三章 化学反应动力学的计算化学反应的速度各不相同,有的反应速度极快,只要几个毫微秒就达到平衡(接近扩散速度,如无机酸碱中和),有的反应速度极慢,几乎看不到变化(如自然界的某些变化)。
大部分有机化学反应可用常规方法测量,对某些快速反应则可用停留法、驰豫法等测量。
不论反应速度的快慢,动力学方程都是类似的。
一、化学反应动力学方程反应物浓度随时间的变化绝大部分不是线性关系,而是一条曲线,见图3-1。
反应速度公式可用微分方程来表示。
具有简单级数的化学反应的反应速度公式可用积分式表示:一级 如:0AA1Adc A C =a, -=k c dt 生成物:,㏑C A =㏑a –K 1t 二级 A+A →产物 C A 0=a 2A 2A 2A d c 11-k C , =+k t d t c a对于反应 1-1k k A B 这一可逆反应初始条件 t=0 a 0 时间t 时 t=t a-x x达到平衡时,B 的浓度为X e ,则可逆反应的速度积分式为: 级数:1-1 1-10k A A e e 1A -1B k 0e 0C =a dc x xA B=-k C +k C : =kt dt a x -xC =0ln 1-21-10Ak0A e e e B 1A -1B C k e e 0CC =a dc x ax +x(a-x )A B+C C =0=-k C +k C C : =kt dt 2a-x a(x -x)C =0ln 二、常微分方程的解化学反应动力学方程是用微分方程表示的,对于简单的反应,可直接求得微分方程的解。
微分方程:()(1)(,,,......)......(1)n n y f x y y y -'=在区间a<x<b 的解,是指()y x ϕ=,这样一个函数,在所述区间内存在导数()(),(),......()n x x x ϕϕϕ'''。
且对于区间a<x<b 内的每一个x ,等式(1)都成立。
动力学第三章部分习题解答3-3 取套筒B 为动点,OA 杆为动系 根据点的复合运动速度合成定理r e a v v v +=可得:l v v ω==e 0a 30cos ,l v v v BC B ω332a === 研究AD 杆,应用速度投影定理有:030cos D A v v =,l v D ω334=再取套筒D 为动点,BC 杆为动系,根据点的复合运动速度合成定理r D BC D v v v +=将上式在x 轴上投影有:r D BC D v v v +-=-,l v v v BC D D ω332r =+-=3-4 AB 构件(灰色物体)作平面运动, 已知A 点的速度s A O v A /0cm 4510==ωAB 的速度瞬心位于C ,应用速度瞬心法有:rad/s 23==AC v A AB ω BC v AB B ω=,设OB 杆的角速度为ω,则有rad/s 415==OB v B ω 设P 点是AB 构件上与齿轮I 的接触点, 该点的速度:CP v AB P ω=齿轮I 的角速度为:rad/s 61==r v PI ω a v e vr vA vDv rD v A vB P v CAB ωI ω3-6 AB 杆作平面运动,取A 为基点 根据基点法公式有:BA A B v v v +=将上式在AB 连线上投影,可得0,01==B O B v ω因此,041ωω==AB v A AB因为B 点作圆周运动,此时速度为零,因此只有切向加速度(方向如图)。
根据加速度基点法公式n t BA BAA B aaa a ++=将上式在AB 连线上投影,可得n060cos BA A B a a a +=-,r a B 205.2ω-=201231ωα-==B O a B B O (瞬时针)3-7 齿轮II 作平面运动,取A 为基点有nt BA BA A B a a a a ++= n t 1BA BA a a a a ++=将上式在x 投影有:n 1cos BA a a a -=-β由此求得:212n 2cos 2r a a r a BAII βω+==再将基点法公式在y 轴上投影有:2t2sin r a a II BA αβ==,由此求得22sin r a II βα=再研究齿轮II 上的圆心,取A 为基点n t n t2222A O AO A O O aaa aa++=+将上式在y 轴上投影有2sin 2t t 22βαa r a a II AO O ===, B vBAv A vAa Ba t BA an BA atBA anBA axyt2A Oa n 2AO a xyn 2O a t 2Oa由此解得:)(2sin 2121t 221r r a r r a OO O +=+=βα再将基点法公式在x 轴上投影有:n1n22A O O a a a -=- 由此解得:2cos 1n2a a a O -=β,又因为221n 212)(O O O r r a ω+= 由此可得:)(2cos 21121r r a a O O +-±=βω3-9 卷筒作平面运动,C 为速度瞬心, 其上D 点的速度为v ,卷筒的角速度为r R vDC v -==ω 角加速度为rR ar R v -=-== ωα 卷筒O 点的速度为:rR vRR v O -==ω O 点作直线运动,其加速度为 rR aRr R R v va O O -=-==研究卷筒,取O 为基点,求B 点的加速度。
2012年物理一轮精品复习学案:第2节 牛顿第二定律、两类动力学问题【考纲知识梳理】一、牛顿第二定律1、内容:牛顿通过大量定量实验研究总结出:物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的方向和合外力的方向相同。
这就是牛顿第二定律。
2、其数学表达式为:m Fa =ma F =牛顿第二定律分量式:⎩⎨⎧==yy x x ma F ma F用动量表述:t PF ∆=合3、牛顿定律的适用范围:(1)只适用于研究惯性系中运动与力的关系,不能用于非惯性系;(2)只适用于解决宏观物体的低速运动问题,不能用来处理微观粒子高速运动问题; 二、两类动力学问题1.由受力情况判断物体的运动状态;2.由运动情况判断的受力情况 三、单位制1、单位制:基本单位和导出单位一起组成了单位制。
(1)基本单位:所选定的基本物理量的(所有)单位都叫做基本单位,如在力学中,选定长度、质量和时间这三个基本物理量的单位作为基本单位: 长度一cm 、m 、km 等; 质量一g 、kg 等; 时间—s 、min 、h 等。
(2)导出单位:根据物理公式和基本单位,推导出其它物理量的单位叫导出单位。
2、由基本单位和导出单位一起组成了单位制。
选定基本物理量的不同单位作为基本单位,可以组成不同的单位制,如历史上力学中出现了厘米·克·秒制和米·千克·秒制两种不同的单位制,工程技术领域还有英尺·秒·磅制等。
【要点名师精解】一、对牛顿第二定律的理解1、牛顿第二定律的“四性”(1)瞬时性:对于一个质量一定的物体来说,它在某一时刻加速度的大小和方向,只由它在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定.当它受到的合外力发生变化时,它的加速度随即也要发生变化,这便是牛顿第二定律的瞬时性的含义.例如,物体在力F1和力F2的共同作用下保持静止,这说明物体受到的合外力为零.若突然撤去力F2,而力F1保持不变,则物体将沿力F1的方向加速运动.这说明,在撤去力F2后的瞬时,物体获得了沿力F1方向的加速度a1.撤去力F2的作用是使物体所受的合外力由零变为F1,而同时发生的是物体的加速度由零变为a1.所以,物体运动的加速度和合外力是瞬时对应的.(2)矢量性(加速度的方向与合外力方向相同);合外力F是使物体产生加速度a的原因,反之,a是F产生的结果,故物体加速度方向总是与其受到的合外力方向一致,反之亦然。
高一物理笫三章知识点高一物理第三章知识点在高一物理的学习中,第三章是一个重要的章节,其中包含了许多关键的知识点。
本文将为您系统地介绍这些知识点,并提供适当的例子和解释,以便您更好地理解和掌握。
1. 动力学动力学是研究物体运动的力学分支。
在本章中,我们将学习力、质量和加速度之间的关系。
1.1 牛顿第二定律牛顿第二定律说明了物体的加速度与作用力和质量之间的关系。
其数学表达式为F=ma,其中F代表作用力,m代表质量,a代表加速度。
例如,当一个质量为2kg的物体受到10N的作用力时,它的加速度将为5m/s²。
1.2 作用力和反作用力根据牛顿第三定律,任何对物体的作用力都会有一个等大但方向相反的反作用力。
例如,当我们站在地面上时,我们对地面施加了重力,而地面对我们也施加了同样大小但方向相反的反作用力,从而使我们保持平衡。
2. 动能和势能动能和势能是描述物体能量的概念。
在本章中,我们将了解它们的定义和计算方法。
2.1 动能动能是物体由于运动而具有的能量。
它的数学表达式为KE=1/2mv²,其中KE代表动能,m代表质量,v代表速度。
例如,一个质量为1kg的物体以10m/s的速度运动,其动能为50J。
2.2 势能势能是物体由于位置而具有的能量。
常见的势能包括重力势能和弹性势能。
重力势能的计算公式为PE=mgh,其中PE代表重力势能,m代表质量,g代表重力加速度,h代表高度。
弹性势能的计算公式为PE=1/2kx²,其中PE代表弹性势能,k代表弹簧的劲度系数,x代表弹簧的伸缩量。
3. 力的合成和分解力的合成和分解是研究力的合成和分解的方法。
在本章中,我们将学习如何将一个力分解为两个力的分量,以及如何将两个力合成为一个力。
3.1 力的分解力的分解是将一个力分解为两个力的分量,使其与原力产生相同的效果。
例如,当一个斜面上的物体受到斜面的作用力时,我们可以将该力分解为垂直于斜面的分力和平行于斜面的分力,以便更好地理解和计算。