巧用类比教学法实现刚体力学的有效教学简

巧妙地运用类比教学法对刚体力学和质点力学的物理概念、物理规律、公式以及解决问题的思路和方法等方面列表逐一分析、探究。部分测验成绩表明,巧用类比教学法,能提高刚体力学部分学业成绩,从而实现了刚体力学的有效教学。     

刚体力学(一)

刚体力学是牛顿力学的重要组成部分.无论从刚体运动的形态(运动学)方面还是动力学方面看,刚体比质点要复杂得多.然而,刚体运动学的研究,以及以质点纵动力学普遍定量为基础进行的刚体动力学的研究都取得了成功.其中克服了许多困难,而这些困难的克服也正是这部分理论的精采和成功之处. 刚体力学的内容可分为二部分:(一)刚体运动学;(二)刚体动力学;(三)刚体静力学.刚体静力学可作为刚体动力学的特殊情况,由于它的内容相对来说简单一些,本文不似讨论,一、刚体运动学 刚体运动学研究刚体运动的描述问题和刚体运动的分析方法,使人们对刚体的运动过…     

刚体力学教学中的心理学探讨

本文用思维导图形式总结了质点力学的知识结构,并用类比法比较分析了刚体定轴转动的知识结构。从心理学中认知发展理论和学习迁移理论出发,探讨物理课程中刚体力学教学的学习迁移过程,同化和顺应的认知过程,试图从心理学的角度,为物理课程教学提供参考,帮助学生建立良好的认知发展和学习迁移的方法,克服刚体力学教学中的学习难点。     

刚体平面运动的教学设计与讨论

刚体平面运动是理论力学课程刚体力学部分的重点教学内容。本文根据平面运动的特点和学生的认知习惯,在该内容的教学中,首先采用对比教学法分析平面运动与平动的不同,使学生的认识能从简单的平动顺利过渡到复杂的平面运动;然后增加了作平面运动的刚体运动情况能以一个平面的运动情况来代表的证明,让学生对该代表的因果关系达到理论上的认识;接着在介绍速度瞬心的时候补充加速度瞬心的介绍,加深学生对速度瞬心的特点及作用的理解;最后分析了平面运动在讨论运动学问题和动力学问题时的不同分解要求,为进一步讨论刚体平面运动的动力学方程建立作铺垫。     

基于微机的测量刚体转动惯量实验系统的研制

1引言 转动惯量是表征转动物体惯性大小的物理量，是工程技术中重要的力学参数．刚体的转动惯量与刚体总质量、形状和转轴位置有关．对于形状简单且规则的刚体，可以通过公式计算求出它绕定轴的转动惯量．对于形状较复杂的刚体，用计算方法求它的转动惯量比较困难，故大都采用实验方法测定．而且，转动惯量是大学物理力学部分一个非常重要的概念，因此，测定刚体的转动惯量是目前高校大学物理实验课中的必做实验．实验选用的机械结构的主体是一只扭摆，构造如图1所示．支架底座中间立一垂直轴，其上装有一根薄片状的平面涡卷弹簧，     

Maple动画在理论力学教学中的仿真应用

理论力学是大学物理学专业的基础性课程,对于该知识点内容的深入理解以及正确处理相关的问题关系到整个大学物理学习的成败。在数学软件Maple平台上先通过牛顿力学方法来研究三体问题,然后再利用拉格朗日力学对三耦合摆运动和刚体的定点转动进行分析,并制作出三体运动、耦合摆摆动以及刚体的进动、章动动画,从而以生动、形象的动画来实现理论力学课程中的可视化教学,让学生了解整个物理过程与图景,达到提高教学质量的目的。     

浅析动量流与电流相关性质的类比

物理学的不同分支学科之间实际上存在着某些相似甚至相同的特征,因而可以进行类比.本文讨论力学和电学之间的类比.为此,首先以动量这一广延量作为力学的中心量,进而引入动量流的概念.文中在电荷量与动量、电流与动量流、电势差与速度差、电阻与动量阻、电容与动量容等各个相对应的物理量之间,以及相对应的计算关系式之间进行了类比,从而凸显出力学和电学的相似性或可比性以及宇宙事物的内在联系.不同分支学科之间的类比不仅可以拓宽师生的视野和思路,有利于物理教学,而且能提升人们对于力学,乃至整个物理学的认识水平.     

关于质心概念的教学探讨

在讲授力学中的刚体力学部分时,涉及到一个很重要的概念──质心.通过讲授如何使学生对质心的概念有一个比较深入和全面的理解是一个很值得研究的教学问题.本文的目的是从教学研究角度考虑,谈谈自己在教学中是如何讲授质心概念的. 在教学中我们感到,仅仅通过一两个例子或者一两句话要想把质心的物理实质让学生都能掌握是很困难的.为此,我们在刚体力学这一章的教学中,从头到尾有意识的通过平动方程、转动方程和能量方程的讲授提炼出质心在每一个动力学方程中的特殊表现,最后加以总结概括,使学生对质心的理解比较深入和全面.现把这一教学过程…     

《理论力学》自学辅导材料(一)—— 质点运动学

力学的教学体系从运动学开始是很自然的.质点动力学的研究需要从质点运动学开始;刚体动力学的研究需要从刚体运动学开始,等等.因为我们要研究某一对象的运动.首先要解决对它的运动的描述问题和搞清应如何分析这些运动.因此运动学是为动力学作准备的. 质点运动学研究如何定量地描述质点的运动和分析质点的运动问题.为此,不仅需要建立必要的物理。概念,还需要发展相应的数学方法.力学作为一门精密的学科,需要借助于高等数学,因此质点运动学的内容将体现出数学与物理的密切结合. 虽然在普通物理力学中我们已经学习过一些质点运动学的内容,但这…     

讲出有个性的大学物理力学课

大学物理是理工科学生必修的一门基础课,而力学是学生最初接触大学物理的部分.上好力学课具有夯实基础的重要性.授课教师应广泛阅读各类教材和参考资料;进而博采众长,融会贯通,形成独具个性化的教学特色.本文通过6个例子试图说明如何使力学课深入浅出、厚积薄发,而不致照本宣科,索然无味.同时,力学课应纠正学生在中学阶段对部分基本物理概念和物理规律不恰当甚至是错误的理解,进而加深对物理基本知识的认识.这6个例子如下:(1)通过对比牛顿运动定律和万有引力定律表明物理定律的数学表现形式依赖于所采用的单位制;(2)以月球-地球的相对运动说明在非惯性系中引入惯性力的意义和作用;(3)强调势能必是两个或多个物体构成的体系的性质,并将引力势能和态函数相联系;(4)内力和外力的对比;(5)由角动量的定义出发证明刚体绕定轴转动的平行轴定理;(6)概述定滑轮的运行动力学.     

《大学物理》所刊力学方面的论文阶段小结──在《大学物理》第三次编委会上的书面发言(摘要)

古典力学作为教学内容来说,是相当成熟而稳定的:但是,如何处理这些内容,仍然有许多问题值得研究,从事力学教学的老师仍然有其用武之地.《大学物理》创刊以来所发表的力学方面的文章充分证实了这一点. 《大学物理》所发表的力学方面文章,有的准确而合乎逻辑地叙述了牛顿力学的基本体系,有的就学生理解困难的概念或问题进行了富有物理洞察力的解释,有的则介绍了解决某些力学问题的较好的方法或技巧. 这些文章几乎复盖了大学物理力学部分的各个方面,比较集中的有:基本概念和定律、非惯性系、有心力运动和卫星以及火箭、振动、刚体力学特别是刚…     

普通物理力学和理论力学的整合

理顺物理类普通物理力学和理论力学的关系,将理论力学中的牛顿力学部分基本上都归入普物力学,加强分析力学部分,并增加非线性力学,改名为分析力学．     

刚体力学中守恒定律的教学难点研究

我们从事工科物理教学多年,在教学过程及历年的考试、测验中,我们发现,相当多的学生在学习刚体力学的守恒定律时掌握不好.特别是在处理物体与转动刚体碰撞的问题时,常发生一些严重的错误.主要表现为:混淆角动量(动量矩)与动量的概念;混淆角动量定理、角动量守恒定律与动量定理、动量守恒定律;混淆刚体的转动动能公式 E_k=     

刚体力学教学讨论两则

本文包括对刚体力学中两个教学问题的讨论：（１）关于有限转动不矢量的论证；指出论证中所用的有限转动的转轴不应是空间固定轴，而应是本体固定轴。（２）刚体定点转动的自转轴和转动瞬轴；分析了两者在物理意义上的不同。     

刚体定点转动代数讲法的教学实践

代数是人们描述自然规律的一个极为重要的数学工具,但它自身的抽象性又使得初学者很难掌握这一数学工具。理论力学是物理系本科生的第一门理论课程,对运用数学工具处理物理问题的训练明显较普通物理加强。我们尝试在理论力学课的刚体力学一章采用代数讲法,从而使抽象的数学理论与具体的物理图像有了直接的对应,并为后续专业类课程学习打下了良好的基础。     

刚体力学中的几个问题——致“普通物理”力学部分自学者之四

把刚体视作不变质点组,应用质点及质点组力学的定理和定律,就可以得到刚体运动的规律.因此,刚体力学中的规律实际上是质点组力学在“质点间距离保持不变”条件下的表现形式.刚体力学的内容很丰富,在普通物理学中学习的重点是刚体绕固定轴转动;与此关系较密切的有刚体平面运动,它可以看作平动和定轴转动的合成;至于刚体在平面力系下的平衡问题,实际上是平面运动的特殊情况,也属于我们的自学范围,现在围绕这些问题谈以下几点. 作用于刚体上的力 作用于刚体上的力有引人注目的特征.例如,力可沿作用线滑移而不改变其效果;将作用于刚体上的已知力…     

面运动刚体的角速度与基点选择无关的证明

我们知道,作平面运动的刚体的任何运动都可看成是一次平动和绕任意点──通常称为基点─—为中心的一次转动的合成。其中平动部分决定于所选基点的运动,而转动部分则与转动中心的选择无关。刚体的平动部分与基点选择有关是显而易见的;转动部分与转动中心(基点)的选择无关,一般力学教科书都是用刚体在两基点情况下前后两位置的转角相同来说明的。关于后一论断,往往不易使人信服。现在,本文将给出一个定量的证明。 设某刚体在XOY平面内运动,刚体上任一点P的位矢是r,任意基点A的位矢是rAO (如附图),并设刚体绕A的角速度是wA,则刚体上任一点…     

电偶极子与单摆

电偶极子是电磁学基本模型之一,其电场强度分布颇有特点.通常教材要么给出电势然后做梯度计算,要么通过矢量叠加直接给出场强,推导比较数学化,学生难以对偶极子场强特点和物理图像获得直观理解.本文把熟知的力学单摆和偶极子联系起来,通过力电类比给出偶极子电场的两种形式,特别是不依赖坐标的场强形式,清楚阐明了各分量特点,还给出类比方法的应用实例.这种方法有助于初学者从不同角度体会知识点联系,深入理解偶极子物理图像,强化类比思维.     

关于弹性碰撞的一个普遍结论及其应用

按线状刚体有无固定转动轴的两种情形,推导了有关质点与刚体发生弹性碰撞的一个结论;对两个质点、两个刚体、单个质点与刚体的弹性碰撞,归纳一个普遍的结论;利用该结论和其他物理规律,巧妙解答几道物理竞赛题.     

类比法在"电源及其电动势"教学中的运用

物理教学中，电源及电动势是教学的重点和难点，表现在学生对电源工作原理的理解上。笔者在教学中，运用类比教学法，采用多媒体教学手段，较好地解决了这个教学难点。