時間:2023-05-30 10:37:39
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創(chuàng)造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇動量守恒定律,希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
例1 一輛裝有沙石總質(zhì)量為M的小車,正以速度v0在光滑水平面上前進(jìn)。突然車廂底部不斷有沙子漏出撒在路面上,那么在沙石漏出的過程中,小車的速度怎樣變化?
錯解 有動量守恒定律有Mv0=(M-Δm)u,則u=■,即小車的速度增大。
剖析 產(chǎn)生上述錯解的原因在于沒有考慮動量守恒定律的系統(tǒng)性,把原來屬于系統(tǒng)內(nèi)漏掉的沙子“丟棄”了。
正解 作為系統(tǒng),沙子在漏出時也具有與小車同樣的水平速度,由動量守恒定律有
Mv0=Δmv0+(M-Δm)u,解之得u=v0
即小車速度不變,保持原來的速度做勻速前進(jìn)。
點(diǎn)評 動量守恒定律的研究對象是一個系統(tǒng),而不是一個物體,動量守恒指系統(tǒng)的總動量保持不變,而不是指系統(tǒng)內(nèi)各物體的動量保持不變。
例2 機(jī)車拖著車廂在平直的軌道上勻速前進(jìn),突然車廂脫鉤,機(jī)車的牽引力不變,摩擦力正比于車輛的重量,機(jī)車的質(zhì)量為M,車廂質(zhì)量為m。原來共同速度為v0,則車廂停下來的時刻速度是多大?
解析 因機(jī)車拖著車廂勻速前進(jìn),即牽引力F等于機(jī)車受到的摩擦力f1與車廂受到的摩擦力f2之和,即對機(jī)車和車廂這一系統(tǒng)來說,其所受的合力為零,系統(tǒng)動量守恒。車廂脫鉤后到車廂停止之前,F(xiàn)、f1、f2均不變,系統(tǒng)所受的合外力仍為零,動量仍然守恒。
設(shè)車廂停下來時,機(jī)車的速度為u,則有
(M+m)v0=Mu+0,解之得
點(diǎn)評 動量守恒定律的成立的條件是系統(tǒng)不受外力或合外力為零,而不是系統(tǒng)內(nèi)各物體所受的合力為零。
例3 如圖1所示,質(zhì)量為m的子彈以速度v0從正下方向上擊穿一個質(zhì)量為M的木球,擊穿后木球上升的高度為H,求木球被擊穿后子彈上升的高度h有多大。
解析 在子彈擊中并穿過木球的極短時間內(nèi),重力的沖量可以忽略不計,子彈與木球組成的系統(tǒng)在豎直方向上動量守恒。
設(shè)子彈在穿出木球后,子彈與木球的速度分別為v和u,則有
mv0=mv+Mu
u2=2gH
v2=2gH
聯(lián)立以上三式可求出子彈上升的高度為:h=■。
點(diǎn)評 當(dāng)物體間的相互作用力(系統(tǒng)內(nèi)力)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)合外力時,系統(tǒng)近似遵循動量守恒定律,比如碰撞、爆炸等過程。
例4 內(nèi)裝沙子的小車總質(zhì)量為M,靜止在光滑水平面上,在小車上方距沙子表面高為h處以速度v0水平拋出質(zhì)量為m的鉛球,如圖2所示。鉛球落入車內(nèi)沙子中后與小車一起運(yùn)動,試求小車的運(yùn)動速度。
解析 鉛球落入沙子中,沙子對鉛球有豎直向上的作用力,沙子和鉛球構(gòu)成的系統(tǒng)在豎直方向上動量并不守恒,但在水平方向上由于系統(tǒng)不受外力作用,因而系統(tǒng)在水平方向上動量守恒。
由于鉛球平拋后水平速度不變,則有
mv0=(m+M)u,
故小車的運(yùn)動速度為:u=■v0
點(diǎn)評 若系統(tǒng)在某一方向不受外力或所受外力的代數(shù)和為零,則在這個方向上系統(tǒng)的動量守恒。
例5 湖邊停著一只小船,第一次人從岸上以相對于船的水平速度v跳到船上,人跳上船后,船的速度為v1;第二次人先站在停穩(wěn)的小船上,然后人以相對于船的水平速度v跳離船,人離開船時,船的速度為v2。若不計水對船的阻力,則兩次船速大小相比較是()
A.v1=v2 B.v1>v2
C.v1
解析 把船與人看成一個系統(tǒng),在水平方向上系統(tǒng)所受的合外力為零,動量守恒。設(shè)人的質(zhì)量為m,船的質(zhì)量為M,并以v為正方向。對第一次跳動來說,有
mv=(m+M)v1,解之得v1=■v
對第二次跳動來說,人離開船時,人對地面的速度為(v-v2),故有
0=m(v-v2)-Mv2,解之得v2=■v
則v1=v2,故應(yīng)選A。
點(diǎn)評 動量守恒中的速度都必須是相對同一參照系,在一般情況下,都以大地為參照系。
例6 兩輛質(zhì)量相同的小車,置于光滑的水平面上,有一人靜止在小車A上,兩車靜止,如圖3所示。當(dāng)這個人從A車跳到B車上,接著又從B車跳回到A車,并與A車保持相對靜止,則A車的速率()
A.等于零
B.小于B車速率
C.大于B車速率
D.等于B車速率
解析 選A車、B車和人作為系統(tǒng),兩車均置于光滑的水平面上,在水平方向上無論人如何跳來跳去,系統(tǒng)均不受外力作用,故滿足動量守恒定律。
設(shè)人的質(zhì)量為m,A車和B車的質(zhì)量均為M,最終兩車速度分別為vA和vB,則由動量守恒定律,有
關(guān)鍵詞 物理學(xué)科 動量 動量守恒
中圖分類號:G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1002-7661(2014)06-0062-03
一、動量守恒定律的應(yīng)用有三種情況
1.相互作用的物體所組成的系統(tǒng),如果不受外力作用,或所受外力為零,則系統(tǒng)總動量守恒
動量守恒定律的研究對象是一個系統(tǒng),在該系統(tǒng)內(nèi)部,各個物體之間存在著內(nèi)力的相互作用,而內(nèi)力的沖量都是等大反向的,它的作用能使內(nèi)部各個物體之間的動量好發(fā)生轉(zhuǎn)移或傳遞,但系統(tǒng)的總動量不會發(fā)生改變,當(dāng)系統(tǒng)不受外力作用,或所受外力為零時,就不存在外力的沖量,那么系統(tǒng)的總動量就保持不變。
2.分方向動量守恒
系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零,但在某個方向上不受外力或所受外力的合力為零,則在該方向上系統(tǒng)的總動量的分量保持不變,就可以在這個方向上運(yùn)用動量守恒定律。
3.系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零,但如果比此系統(tǒng)內(nèi)部相互作用的內(nèi)力小得多,例如碰撞過程中的摩擦力、爆炸過程中的重力等外力比起相互作用的內(nèi)力來小得多,可以忽略掉外力不計,那么系統(tǒng)的總動量近似守恒。
二、對動量守恒定律的理解及應(yīng)用
1.矢量性
動量守恒定律是一個矢量方程,因此該利用矢量運(yùn)算和法則計算。但是對于系統(tǒng)內(nèi)物體在相互作用前后的速度在同一直線上時,可選擇一個正方向,就可以確定系統(tǒng)內(nèi)物體初、末狀態(tài)的動量。凡是與規(guī)定正方向相同的動量或速度用“+”號表示其方向,但“+”號一般不寫上,凡是與正方向相反的動量或速度用“-”表示其方向,這樣就把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算,若求得的動量或速度是正值,表明其方向與所選的正方向相同,若求得的動量或速度是負(fù)值,表明其方向與所選定的正方向相反。
2.相對性
由于速度的大小和參考系的選取有關(guān),故動量的大小就與參考系的選取有關(guān),因此應(yīng)用動量守恒定律時,應(yīng)注意各物體的速度必須是相對于同一參考系的速度,一般都以地面為參考系。
如果題目給出的速度不是相對同一參考系的速度,我們需要先把它轉(zhuǎn)化為同一參考系的速度。
例如:平靜的水面上有一載人小船,船和人的共同質(zhì)量為M,站立在船上的人手中拿著一質(zhì)量為m的小球,起初人相對于船靜止,船、人球以共同的速度v0在水面上勻速前進(jìn),當(dāng)人相對于船以速度u向相反的方向?qū)⑿∏驋伋鋈ズ螅撕痛乃俣葹槎啻螅?/p>
分析:以人、船、小球?yàn)橐粋€系統(tǒng),該系統(tǒng)勻速前進(jìn),表明系統(tǒng)所受的合力為零,系統(tǒng)動量守恒,以船的速度v0的方向?yàn)檎较颍O(shè)拋出小球后,人和船的速度為v,則相對于靜水的速度為v-u,方向與正方向相反。
根據(jù)動量守恒定律有
(M+m)v0=Mv+m(v-u)
故v=v0+方向與原方向相同。
三、動量守恒定律的兩種模型
在運(yùn)用動量守恒定律處理問題時,常常遇到以下兩種模型:
1.人船模型
人船模型的適應(yīng)條件是兩個物體組成的系統(tǒng)在運(yùn)動過程中動量守恒,并且總動量為零,兩物體在其內(nèi)力的相互作用下各物體的動量雖然都在變化,但動量仍為零,即0=Mv1-mv2。系統(tǒng)在運(yùn)動過程中的平均動量也守恒,0=Mv1-mv2。進(jìn)一步可得:,此式表明:在兩個物體相互作用的過程中,如果物體組成的系統(tǒng)動量守恒,那么在運(yùn)動過程中物體的位移之比就等于質(zhì)量的反比。
2.子彈木塊模型
這類問題的特點(diǎn)是:木塊最初靜止在光滑的水平面上,子彈射入木塊后留在木塊內(nèi)和木塊合為一體,此過程動量守恒,但機(jī)械能不守恒。
例如:在高為h=10m的高臺上,放一質(zhì)量為M=9.9kg的木塊,它與平臺邊緣的距離L=1m,今有一質(zhì)量為m=0.1kg的子彈以v0的水平向右的射入木塊(作用時間極短)并留在木塊中如圖,木塊向右滑行并沖出平臺,最后落在離平臺邊緣水平距離為x=4m處,已知木塊與平臺的動摩擦因數(shù)為u=,g=10m/s2,求
(1)木塊離開平臺時的速度大小。
(2)子彈射入木塊的速度大小。
解析:題中要以子彈和木塊組成的系統(tǒng)為研究對象,子彈進(jìn)入木塊并留在木塊的過程中,由于作用的時間極短,可認(rèn)為木塊的位置沒有變,這一過程中系統(tǒng)豎直方向上合力為零,在水平方向,平臺對木塊的摩擦力是系統(tǒng)受到的外力,但是在這一瞬間,子彈對木塊的作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平臺對木塊的摩擦力,即內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力,因此可認(rèn)為這一過程中系統(tǒng)動量守恒。由動量守恒定律可求出作用結(jié)束時的速度大小,然后物體以這一速度在平臺上滑動,最后離開平臺做一平拋。
(1)設(shè)本塊離開平臺時的速度為V1
x=v1t,h=gt2
x=x=4m/s=4m/s
(2)設(shè)子彈射入木塊后,子彈與木塊的共同速度為V,則木塊向右滑行到達(dá)平臺邊緣的速度為V1,在這一過程中木塊向左的加速度大小為a==ug=4.5m/s2
由運(yùn)動學(xué)公式有:v12-v2=2(-a)L
v==5m/s
在子彈與木塊的作用過程中,由動量守恒定律得:
mv0=(M+m)v
v0==500m/s
四、爆炸與碰撞的比較
對爆炸和碰撞的比較如下:
1.爆炸、碰撞類問題的共同特點(diǎn)是物體之間的相互作用突然發(fā)生,相互作用的力是變力,作用力很大,且遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于系統(tǒng)所受的外力,故都可以用動量守恒定律來處理。
一、滑板問題
典型例1:如圖所示,在光滑水平地面上,質(zhì)量為M的木板以速度v0向右運(yùn)動,質(zhì)量為m的鐵塊(可以看作是質(zhì)點(diǎn))以相同水平速度v0從木板右端滑向左端,它們間的動摩擦因素為μ. 當(dāng)相對靜止時,鐵塊仍在木板上.(M>m)
1. 鐵塊向左運(yùn)動的最遠(yuǎn)距離是多少?此時木板速度是多少?
2. 這個過程中,系統(tǒng)能夠產(chǎn)生多少熱量?
3. 木板的最短長度L是多少?
過程和受力分析:把鐵塊和木板看作一個系統(tǒng),則系統(tǒng)合外力為零,符合動量守恒定律.
(1)至(2)過程分析:鐵塊在木板上滑行,兩者有相對運(yùn)動.鐵塊受到向右的摩擦力f=μmg,向左做勻減速直線運(yùn)動,當(dāng)鐵塊速度v=0時,S1為向左運(yùn)動的最遠(yuǎn)距離;木板受到向左的摩擦力f=μmg,向右做勻減速直線運(yùn)動.由(1)到(2)這個過程,摩擦力做負(fù)功,系統(tǒng)動能減少,轉(zhuǎn)化為摩擦力生熱.
(2)至(3)過程分析:當(dāng)鐵塊速度v=0時,木板速度仍然向右,兩者依然有相對運(yùn)動.鐵塊繼續(xù)受到向右的摩擦力f=μmg,開始向右做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動;而木板繼續(xù)受到向左的摩擦力f=μmg,向右做勻減速直線運(yùn)動.由(2)到(3)這個過程,摩擦力做負(fù)功,系統(tǒng)動能減少,轉(zhuǎn)化為摩擦力生熱.
(3)狀態(tài)分析:當(dāng)鐵塊和木板速度相同時,兩者不再相對滑動,摩擦力消失.兩者以這個共同速度勻速直線運(yùn)動.但是在這個狀態(tài)以后,摩擦力消失,沒有熱量的產(chǎn)生,系統(tǒng)動能保持不變.
解析:把鐵塊和木板看作一個系統(tǒng),則系統(tǒng)合外力為零,(1)(2)(3)三個狀態(tài)動量都守恒相等,設(shè)定向右為正方向.
1. P1=P2=P3
由Mv0-mv0=Mv1=(M+m)v2知,v1=v0,v2=v0
對鐵塊運(yùn)用動能定理,由-f S1=0-m知,S1=
2. 這個過程中,只有摩擦力做功生熱,對系統(tǒng)運(yùn)用能量守恒定律得:
由Q=(M+m)-(M+m)知,Q=
3. 由題設(shè)可知,當(dāng)鐵塊和木板相對靜止時,鐵塊恰好在木板的最左端,木板長度L為最短.
方法一:
由Mv0-mv0=(M+m)v2,(M+m)=(M+m)+μmgL知,L=
方法二:
滑動摩擦力做的功所產(chǎn)生的熱量等于滑動摩擦力與相對路程的乘積.
由Q=μmgS2,L=S2知,L=
點(diǎn)撥:以上是利用過程分析法解決一般滑板問題的基本思路,可以看到,解答時最重要的是過程分析和規(guī)律的有效利用.在此基礎(chǔ)上,筆者提出這樣一個問題,當(dāng)鐵塊和木板相對靜止時,會不會出現(xiàn)(4)的情況呢?就是鐵塊在初始位置的右方才達(dá)到共同速度? 讓學(xué)生展開討論.最后學(xué)生們通過討論,發(fā)現(xiàn)是不會出現(xiàn)(4)的情況.
分析方法如下:
對鐵塊m,由動能定理知,μmgS=m-m
由于v2
二、彈簧連接體問題
典型例2:如圖所示,在光滑水平面上有A、B、C三個質(zhì)量均為m的物體,B、C之間有一彈簧固定相連,靜止放置. A以v0的初速度向B運(yùn)動,與B碰撞后粘連在一起.以后在彈簧的作用下,A、B與C物體之間不斷相互作用.求:
1. 在該過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能ΔE是多少?彈簧的最大彈性勢能Epm是多少?
2. C獲得的最大速度vm是多少?
過程與受力分析:把A、B、C看作一個系統(tǒng),則系統(tǒng)合外力為零,符合動量守恒定律.
(1)至(2)過程分析:A以速度v0向B運(yùn)動,與B碰撞粘連,A、B有共同速度v1,在這一瞬間,彈簧沒有形變,C沒有受到影響,速度保持為零.A、B完全非彈性碰撞,機(jī)械能損失最大,轉(zhuǎn)化為A、B內(nèi)能.
(2)至(3)過程分析:彈簧開始被壓縮,A、B整體受力向左,且逐漸變大,做加速度增大的減速運(yùn)動;而C則受到逐漸變大的向右的彈力作用,做加速度變大的加速運(yùn)動.彈簧被壓縮,直到A、B、C三者達(dá)到共同速度v,此時彈簧形變量最大,彈性勢能最大.
(3)至(4)過程分析:彈簧開始恢復(fù)形變,繼續(xù)給A、B整體向左彈力,該整體繼續(xù)向右做加速度減小的減速運(yùn)動;而C繼續(xù)受到向右的彈力,做加速度減小的加速運(yùn)動;直到彈簧恢復(fù)原長,彈力為零此時,A、B整體的速度最小為v3,而C的速度最大為v4,且v3
(4)至(5)過程分析:彈簧開始伸長,A、B整體受力向右,向右做加速度增加的加速運(yùn)動;C受力向左,向右做加速度增加的減速運(yùn)動,直到A、B、C三者再次達(dá)到共同速度v,彈簧伸長量最大,彈性勢能最大.
(5)至(6)過程分析:彈簧開始恢復(fù)形變,A、B整體繼續(xù)受到向右的彈力,向右做減速度減小的加速運(yùn)動;而C繼續(xù)受到向左的彈力,向右做減速度減少的減速運(yùn)動,直到彈簧恢復(fù)原長,彈性勢能又再次全部轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的動能.
由分析可知,(6)狀態(tài)和(2)狀態(tài)是一樣的,以后該系統(tǒng)運(yùn)動狀態(tài)將沿著(2)(3)(4)(5)(6)(2)的順序循環(huán)下去,且在循環(huán)系統(tǒng)機(jī)械能守恒.
解析:把A、B、C看作一個系統(tǒng),則系統(tǒng)合外力為零,符合動量守恒定律.設(shè)定向右為正方向.
1. 由以上分析可知,P1=P2=P3=P4=P5=P6,機(jī)械能損失只在A與B的碰撞中產(chǎn)生,而彈簧的最大彈性勢能是在彈簧壓縮最短或伸長最長時具有的彈性勢能.
由動量守恒知,mv0=2mv1=3mv=2mv3+mv4,得到v1=v0,v=v0
由能量守恒可知,ΔE=m-?2m,Epm=?2m-?3mv2
得到ΔE=m,Epm=m
2. 物體C獲得的最大速度應(yīng)為彈簧恢復(fù)原長時C的速度,對第(2)(4)狀態(tài)進(jìn)行分析,可知兩狀態(tài)動量守恒,機(jī)械能守恒.
由動量守恒知,2mv1=2mv3+mv4
由機(jī)械能守恒可知,?2m=?2m+m
得到v3=v0,v4=v0或v3=v0,v4=0
由題設(shè)可知,v3=v0,v4=0為狀態(tài)(2)對應(yīng)的情形,可見,vm=v4=v0
點(diǎn)撥:理想的彈簧連接體問題具有周期性,彈簧既有壓縮又有伸長,分析比較復(fù)雜,但只要抓住過程分析,可以簡化相應(yīng)的計算,使問題由復(fù)雜變簡單.
三、直擊高考
典型例3(2013年廣東高考理綜卷):如圖,兩塊相同平板P1、P2置于光滑水平面上,質(zhì)量均為m. P2的右端固定一輕質(zhì)彈簧,左端A與彈簧的自由端B相距L.物體P置于P1的最右端,質(zhì)量為2m且可以看作質(zhì)點(diǎn). P1與P以共同速度v0向右運(yùn)動,與靜止的P2發(fā)生碰撞,碰撞時間極短,碰撞后P1與P2粘連在一起,P壓縮彈簧后被彈回并停在A點(diǎn)(彈簧始終在彈性限度內(nèi)). P與P2之間的動摩擦因數(shù)為μ,求
1. P1、P2剛碰完時的共同速度v1和P的最終速度v2;
2. 此過程中彈簧最大壓縮量x和相應(yīng)的彈性勢能Ep.
過程與受力分析:把P1、P2、P和彈簧看成一個系統(tǒng),則系統(tǒng)合外力為零,系統(tǒng)動量守恒.
(1)至(2)過程分析:P和P1以v0向右運(yùn)動,P1與P2碰撞粘連, P1、P2獲得共同速度v1,但是P由于沒有力的作用,保持v0速度向右運(yùn)動進(jìn)入P2平板.這個過程,系統(tǒng)的一部分動能轉(zhuǎn)化為P1、P2的內(nèi)能.
(2)至(3)過程分析:P進(jìn)入P2后,受到向左的摩擦力,向右做勻減速直線運(yùn)動,而P1、P2則受到向右的摩擦力作用,向右做勻加速直線運(yùn)動.當(dāng)P運(yùn)動到彈簧左端,壓縮彈簧,則變?yōu)橄蛴易黾铀俣仍龃蟮臏p速運(yùn)動,而P1、P2則做加速度增加的加速運(yùn)動,直到三者達(dá)到共同速度v,不再壓縮彈簧.這個過程中系統(tǒng)動能一部分轉(zhuǎn)化為摩擦力生熱,一部分轉(zhuǎn)化為彈性勢能.
(3)至(4)至(5)過程分析:彈簧開始恢復(fù)形變,在摩擦力和彈力作用下,P向右做減速運(yùn)動,P1、P2向右做加速運(yùn)動,直到彈簧恢復(fù)原長.此時P的速度為v2,P1、P2速度為v3,且v3>v2,接下來,P受到向右的摩擦力,向右勻加速直線運(yùn)動,P1、P2受到向左摩擦力,向左勻減速直線運(yùn)動,直到P運(yùn)動到A點(diǎn),整體達(dá)到共同速度v,這個過程,彈性勢能釋放出來,轉(zhuǎn)化為摩擦力生熱.
解析:把P1、P2、P和彈簧看成一個系統(tǒng),則系統(tǒng)合外力為零,系統(tǒng)動量守恒.
P1=P2=P3=P4=P5
3mv0=2mv0+2mv1=4mv=2mv2+2mv3=4mv
1. 平板P1、P2相碰,由mv0=2mv1知,v1=v0
對P、P1、P2組成的整體,由(m+2m)v0=(2m+2m)v知,v=v0
2. 平板P1、P2相碰后,對P、P1、P2組成的整體,設(shè)彈簧壓縮量為x,根據(jù)能量守恒有:
從碰后到彈簧壓縮最短:
?2m+?2m=(2m+2m)v2+?2mg(L+x)+EP
從彈簧壓縮最短到P停在A點(diǎn):?4mv2+?2mg(L+x)=EP+?4mv2
關(guān)鍵詞: 物體 系統(tǒng) 相互作用 動量守恒定律 機(jī)械能守恒定律
在物體間發(fā)生相互作用時,物體的動量會發(fā)生變化,通常物體的能量也會發(fā)生變化。在研究物體相互作用問題時,一方面要明確相互作用物體所構(gòu)成系統(tǒng)的動量變化及其規(guī)律,另一方面同時要分析系統(tǒng)能量的變化及其規(guī)律。從動量和能量角度全面認(rèn)識物體的相互作用問題是分析、處理物理問題的重要途徑和方法。
一、相互作用過程中物體系統(tǒng)的動量
(一)動量守恒定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)模型
兩個或兩個以上物體組成的物體系稱為系統(tǒng),系統(tǒng)內(nèi)物體之間的作用力為系統(tǒng)內(nèi)力,系統(tǒng)以外的物體與系統(tǒng)內(nèi)物體之間的作用力為系統(tǒng)外力。對于兩個物體組成的系統(tǒng),如果系統(tǒng)不受外力或所受的合外力為零,則系統(tǒng)的總動在應(yīng)用動量守恒定律時不僅要考慮動量的數(shù)值,還要考慮動量的方向,即要強(qiáng)調(diào)動量的矢量性。
(二)動量守恒定律的研究對象和成立條件
動量守恒定律的研究對象是物理系統(tǒng)。動量守恒定律的成立條件為“系統(tǒng)不受外力或所受的合外力為零”,這是理想條件,在實(shí)際環(huán)境中是找不到的。在具體問題中,符合以下三種情況的,都認(rèn)為系統(tǒng)動量守恒。
1.系統(tǒng)根本不受外力(理想條件)。
2.系統(tǒng)有外力作用,但系統(tǒng)所受合外力為零,或在某個方向上合外力為零(非理想條件)。
3.系統(tǒng)所受的外力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)內(nèi)力,且作用時間極短(近似條件)。
(三)動量守恒定律的適用范圍
動量守恒定律由牛頓定律導(dǎo)出,但二者的研究對象不同,前者研究的是兩個(或兩個以上)質(zhì)點(diǎn)組成的物理系統(tǒng),后者研究的是單個質(zhì)點(diǎn);適用范圍也不同,牛頓定律只適用于解決宏觀物體的低速運(yùn)動問題,而動量守恒定律適用于低速或高速運(yùn)動的宏觀或微觀物體的相互作用,無論是機(jī)械運(yùn)動、電磁運(yùn)動或微觀粒子運(yùn)動,它是自然界普遍適用的基本規(guī)律之一,其適用范圍要廣泛得多。解決的典型問題包括碰撞、打擊、反沖等。
(四)應(yīng)用動量守恒定律解決問題的基本思路
應(yīng)用動量守恒定律時,要注意系統(tǒng)的確定、守恒條件的確定、狀態(tài)的確定和坐標(biāo)正方向的確定。因此解題思路一般為:
1.分析題意,明確研究對象。在分析相互作用的物體總動量是否守恒時,通常把這些被研究的物體總稱為系統(tǒng),對于比較復(fù)雜的物理過程,要采用程序法對全過程進(jìn)行分段分析,要明確在哪些階段中,哪些物體發(fā)生相互作用,從而確定所研究的系統(tǒng)是由哪些物體組成的。
2.受力分析,條件判斷。對各階段所選系統(tǒng)內(nèi)的物體進(jìn)行受力分析,弄清哪些是系統(tǒng)內(nèi)部物體之間相互作用的內(nèi)力,哪些是系統(tǒng)外物體對系統(tǒng)內(nèi)物體作用的外力。在受力分析的基礎(chǔ)上根據(jù)動量守恒定律條件,判斷動量是否守恒。
3.選定正方向,確定始、末狀態(tài)。明確所研究的相互作用過程,確定過程的始、末狀態(tài),即系統(tǒng)內(nèi)各個物體的初動量和末動量的量值或表達(dá)式。
4.建立動量守恒方程求解,并對結(jié)果進(jìn)行必要的討論和說明。
注意:應(yīng)用動量守恒定律時,系統(tǒng)中各物體的動量必須相對同一參考系來計算,一般選取地球?yàn)閰⒖枷怠?/p>
二、相互作用過程中物體系統(tǒng)的能量
(一)機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容和數(shù)學(xué)模型
在機(jī)械運(yùn)動中,物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。在只有重力或彈力做功的情況下,物體的動能和勢能發(fā)生相互(二)機(jī)械能守恒定律的研究對象和成立條件
機(jī)械能守恒定律的研究對象是封閉的物理系統(tǒng)。機(jī)械能守恒定律的成立條件為“只有重力或彈力做功”,該條件可以理解為以下兩種情況:
1.系統(tǒng)只受重力或彈力的作用。
2.系統(tǒng)有外力的作用,但外力不做功,或做功的代數(shù)和為零。
(三)機(jī)械能守恒定律的適用范圍
機(jī)械能守恒定律只適用于機(jī)械運(yùn)動。主要用于解決拋體運(yùn)動(忽略阻力的情況下)、質(zhì)點(diǎn)在豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動、物體沿光滑不動的斜面或曲面運(yùn)動等問題。
(四)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解決問題的基本思路
應(yīng)用機(jī)械能守恒定律時,要注意系統(tǒng)的確定、守恒條件的確定、狀態(tài)的確定和零勢能參考面的確定。因此解題思路一般為:
1.分析題意,明確研究對象。一般取物體和地球組成的系統(tǒng)。
2.受力分析,條件判斷。在受力分析的基礎(chǔ)上分析各力的做功情況,判斷機(jī)械能是否守恒。
3.選取零勢能面,明確始、末狀態(tài)的機(jī)械能。一般取地面為零勢能面。
4.列方程求解,并對結(jié)果進(jìn)行必要的討論和說明。
三、相互作用過程中物體系統(tǒng)的動量和能量
應(yīng)用機(jī)械能守恒定律和動量守恒定律解決問題時,共同要求:系統(tǒng)確定、守恒條件確定、狀態(tài)確定和零勢能面確定(正方向確定)。共同優(yōu)點(diǎn):當(dāng)定律滿足守恒條件時,只需要考慮過程的初、末兩個狀態(tài),而不需要考慮過程的細(xì)節(jié)。機(jī)械能守恒定律和動量守恒定律是有區(qū)別的,當(dāng)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒時,動量不一定守恒;當(dāng)系統(tǒng)的動量守恒時,機(jī)械能不一定守恒。
問題1:如所示的裝置中,木塊B與水平面間的接觸是光滑的,子彈A沿水平方向射入木塊后留在木塊中,將彈簧壓縮到最短。現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象(系統(tǒng)),則此系統(tǒng)從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮到最短的整個過程中,動量是否守恒?機(jī)械能是否守恒?
析與解:第一階段:在子彈射入木塊的短暫過程中,若以子彈和木塊為研究對象(系統(tǒng)),系統(tǒng)總動量守恒,而機(jī)械能有損失。
第二階段:在木塊(含子彈)壓縮彈簧的過程中,對木塊(含子彈)與彈簧組成的系統(tǒng),機(jī)械能守恒,而動量卻減為零。在這一過程中,系統(tǒng)水平方向所受的唯一外力――墻壁對彈簧的作用力,雖然因作用點(diǎn)無位移而不做功,卻對系統(tǒng)有沖量,使系統(tǒng)動量減小,直至為零。
第三階段:按題意以子彈、木塊和彈簧合在一起組成的系統(tǒng)作為研究對象,在整個過程中,動量不守恒(子彈的初動量最終變?yōu)榱悖鴻C(jī)械能也不守恒(子彈射入木塊過程中有機(jī)械能損失)。
一個復(fù)雜的物理過程可分為若干不同的階段,每個階段可以是不同的研究對象,遵循不同的規(guī)律。所以學(xué)習(xí)物理要注意到這一方面,能夠提高分析、駕馭綜合和復(fù)雜問題的能力。
析與解:把整個過程分為兩個階段,碰撞階段和上升階段。
但機(jī)械能不守恒,總動能(機(jī)械能)減少。
第二階段:子彈與砂箱一同運(yùn)動上升至高度為h處,不考慮空氣阻力,這一過程只有重力做功,子彈與砂箱組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,選取A所在的水平面為零勢能面,則
一、主要內(nèi)容
本章內(nèi)容包括動量、沖量、反沖等基本概念和動量定理、動量守恒定律等基本規(guī)律。沖量是物體間相互作用一段時間的結(jié)果,動量是描述物體做機(jī)械運(yùn)動時某一時刻的狀態(tài)量,物體受到?jīng)_量作用的結(jié)果,將導(dǎo)致物體動量的變化。沖量和動量都是矢量,它們的加、減運(yùn)算都遵守矢量的平行四邊形法則。
二、基本方法
本章中所涉及到的基本方法主要是一維的矢量運(yùn)算方法,其中包括動量定理的應(yīng)用和動量守定律的應(yīng)用,由于力和動量均為矢量。因此,在應(yīng)用動理定理和動量守恒定律時要首先選取正方向,正規(guī)定的正方向一致的力或動量取正值,反之取負(fù)值而不能只關(guān)注力或動量數(shù)值的大小;另外,理論上講,只有在系統(tǒng)所受合外力為零的情況下系統(tǒng)的動量才守恒,但對于某些具體的動量守恒定律應(yīng)用過程中,若系統(tǒng)所受的外力遠(yuǎn)小于系統(tǒng)內(nèi)部相互作用的內(nèi)力,則也可視為系統(tǒng)的動量守恒,這是一種近似處理問題的方法。
三、錯解分析
在本章知識應(yīng)用的過程中,初學(xué)者常犯的錯誤主要表現(xiàn)在:只注意力或動量的數(shù)值大小,而忽視力和動量的方向性,造成應(yīng)用動量定理和動量守恒定律一列方程就出錯;對于動量守恒定律中各速度均為相對于地面的速度認(rèn)識不清。對題目中所給出的速度值不加分析,盲目地套入公式,這也是一些學(xué)生常犯的錯誤。
關(guān)鍵詞:碰撞;彈性;非彈性;完全非彈性
中圖分類號:G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1003-6148(2013)10(S)-0076-5
1 教學(xué)背景分析
1.1 對課標(biāo)的理解與把握
課標(biāo)要求:了解不同種類的碰撞,會應(yīng)用動量、能量的觀點(diǎn)綜合分析、解決一維碰撞問題。設(shè)計在學(xué)生仔細(xì)觀察課堂演示實(shí)驗(yàn)和演示視頻的基礎(chǔ)上,引導(dǎo)學(xué)生歸納碰撞特點(diǎn)、了解碰撞的分類,探究不同碰撞中的物理規(guī)律。運(yùn)用已掌握的動量和機(jī)械能守恒定律,引導(dǎo)學(xué)生分析一維彈性碰撞后的運(yùn)動狀態(tài),通過探討幾種特殊情況的碰撞,結(jié)合演示實(shí)驗(yàn),加深學(xué)生對碰撞這一運(yùn)動過程中動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律的理解。
首先要求學(xué)生能運(yùn)用這兩條定律解釋一些日常現(xiàn)象,解決一些與生活相關(guān)的實(shí)際問題;其次加強(qiáng)學(xué)生對物理圖像的構(gòu)建能力,激發(fā)學(xué)生對物理規(guī)律的探究熱情,拓寬不同層次學(xué)生的知識面,培養(yǎng)對知識的遷移能力,以及分析和解決物理問題的思路和方法。
1.2 指導(dǎo)思想與理論依據(jù)
指導(dǎo)思想主要是維果斯基的最臨近發(fā)展區(qū)理論,在學(xué)生們已經(jīng)基本掌握了碰撞中的不變量、動量和動量定理、動量守恒定律的水平上,設(shè)置了更高要求的第二學(xué)習(xí)水平,能夠?qū)碚摫举|(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步的體會和應(yīng)用,并根據(jù)學(xué)生的具體情況。實(shí)現(xiàn)在思想認(rèn)識和實(shí)踐應(yīng)用能力方面的進(jìn)一步的提升。
1.3 教學(xué)內(nèi)容分析
教科書內(nèi)容的設(shè)計是從動量守恒定律應(yīng)用的角度考慮的。碰撞問題是動量守恒定律、機(jī)械能守恒定律這些最基本內(nèi)容的應(yīng)用,研究碰撞問題可以在典型的、有意義的情境中復(fù)習(xí)這些基本內(nèi)容。通過回顧第1節(jié)的實(shí)驗(yàn),提出了彈性碰撞的概念,進(jìn)而提出非彈性碰撞的概念。通過欄目“思考與討論”,進(jìn)行理論推導(dǎo),解釋了第1節(jié)的實(shí)驗(yàn)。
1.4 學(xué)生情況分析
學(xué)生通過前面學(xué)習(xí)初步形成了碰撞的概念。同時也建立了動量的概念,具備了簡單應(yīng)用動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律求解有關(guān)問題的基本能力。
本節(jié)課基于學(xué)生已有的知識儲備,利用演示實(shí)驗(yàn)和探究的方法,引導(dǎo)學(xué)生通過思考、討論、分析、歸納、總結(jié)得出結(jié)論,創(chuàng)造互動的課堂氛圍。激發(fā)學(xué)生探究興趣,進(jìn)一步通過提問、討論、演示實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方式,培養(yǎng)學(xué)生知識遷移的能力。
2 教學(xué)目標(biāo)(表1)
3 教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)
(1)用動量守恒定律、機(jī)械能守恒定律討論碰撞問題。
(2)彈性碰撞的特點(diǎn)和應(yīng)用。
(3)對生活中碰撞問題的理解。
4 教學(xué)手段和主要教學(xué)方法
采取“實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境——提出問題——自主探究——教師點(diǎn)評——得出結(jié)論——應(yīng)用舉例——知識遷移和能力提高”的學(xué)生自主探究教學(xué)模式。
5 教學(xué)設(shè)計思路
課堂內(nèi)容分為三部分:第一部分為重點(diǎn),探究彈性與非彈性碰撞。從牛頓擺演示實(shí)驗(yàn)人手,激發(fā)學(xué)生興趣,引出教學(xué)內(nèi)容“碰撞”:通過觀看碰撞短片,引導(dǎo)學(xué)生從不同的碰撞主體中總結(jié)碰撞的共性,得出碰撞概念、特點(diǎn),并從能量角度對碰撞進(jìn)行分類和解釋。探索討論其中的物理規(guī)律。進(jìn)而讓學(xué)生運(yùn)用已有物理知識。預(yù)測兩小球碰撞后的速度,通過數(shù)學(xué)求解和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,探討幾種特殊情況,加深學(xué)生對知識的理解。繼而運(yùn)用類似的分析方法,讓學(xué)生自主探究生活中的一些碰撞現(xiàn)象,得出結(jié)論,培養(yǎng)學(xué)生對知識的遷移和運(yùn)用能力。第二部分為知識的遷移運(yùn)用,主要通過課后調(diào)研、閱讀和作業(yè)等形式,讓學(xué)生了解微觀世界中的碰撞現(xiàn)象——散射。以及中子的發(fā)現(xiàn)過程,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的研究思路,并認(rèn)識碰撞知識在物理學(xué)發(fā)展中的重要作用。
6 教學(xué)過程(表2)
7 學(xué)習(xí)效果評價
注重創(chuàng)設(shè)多層次和彈性的物理探究情境,課堂內(nèi)容貫穿實(shí)驗(yàn)——分析——驗(yàn)證——應(yīng)用——總結(jié)的主線,將教師提問引導(dǎo)和學(xué)生交流討論相結(jié)合,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性和創(chuàng)造性思維,引導(dǎo)學(xué)生按照嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究方法來認(rèn)知、了解和掌握本節(jié)課的內(nèi)容。同時課堂注重教學(xué)反饋,反饋情況是各教學(xué)環(huán)節(jié)是否有效的判據(jù),針對反饋情況,需要教師做出評價和教學(xué)調(diào)整。根據(jù)學(xué)生對知識的接受和理解程度,在落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)的前提下,調(diào)整課堂的知識點(diǎn)容量和難度。
參考文獻(xiàn):
在物理教學(xué)中物理定律的概念很多,物理定律是對物理規(guī)律的一種表達(dá)形式。通過大量的觀察、實(shí)驗(yàn)歸納而成的結(jié)論。反映物理現(xiàn)象在一定條件下發(fā)生變化的必然關(guān)系。物理定律的教學(xué)應(yīng)注意:首先要明確、掌握有關(guān)物理概念,再通過實(shí)驗(yàn)歸納出結(jié)論,或在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯推理(如牛頓第一定律)。有些物理量的定義式與定律的表達(dá)式相同,就必須加以區(qū)別(如電阻的定義式與歐姆定律的表達(dá)式可具有同一形式R=U/I),且要弄清相關(guān)的物理定律之間的關(guān)系,還要明確定律的適用條件和范圍。
一、牛頓第一定律。采用邊講、邊討論、邊實(shí)驗(yàn)的教法,回顧“運(yùn)動和力”的歷史。消除學(xué)生對力的作用效果的錯誤認(rèn)識;培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)研究的一種方法——理想實(shí)驗(yàn)加外推法。教學(xué)時應(yīng)明確:牛頓第一定律所描述的是一種理想化的狀態(tài),不能簡單地按字面意義用實(shí)驗(yàn)直接加以驗(yàn)證。但大量客觀事實(shí)證實(shí)了它的正確性。第一定律確定了力的含義,引入了慣性的概念,是研究整個力學(xué)的出發(fā)點(diǎn),不能把它當(dāng)做第二定律的特例;慣性不是狀態(tài)量,也不是過程量,更不是一種力。慣性是物體的屬性,不因物體的運(yùn)動狀態(tài)和運(yùn)動過程而改變。在應(yīng)用牛頓第一定律解決實(shí)際問題時,應(yīng)使學(xué)生理解和使用常用的措詞:“物體因慣性要保持原來的運(yùn)動狀態(tài),所以......”教師還應(yīng)該明確,牛頓第一定律相對于慣性系才成立。地球不是精確的慣性系,但當(dāng)我們在一段較短的時間內(nèi)研究力學(xué)問題時,常常可以把地球看成近似程度相當(dāng)好的慣性系。
二、牛頓第二定律。在第一定律的基礎(chǔ)上,從物體在外力作用下,它的加速度跟外力與本身的質(zhì)量存在什么關(guān)系引入課題。然后用控制變量的實(shí)驗(yàn)方法歸納出物體在單個力作用下的牛頓第二定律。再用推理分析法把結(jié)論推廣為一般的表達(dá):物體的加速度跟所受外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。教學(xué)時還應(yīng)注意公式F=Kma中,比例系數(shù)K不是在任何情況下都等于1;a隨F改變存在著瞬時關(guān)系;牛頓第二定律與第一定律、第三定律的關(guān)系,以及與運(yùn)動學(xué)、動量、功和能等知識的聯(lián)系。教師應(yīng)明確牛頓定律的適用范圍。
三、萬有引力定律。教學(xué)時應(yīng)注意:①要充分利用牛頓總結(jié)萬有引力定律的過程,卡文迪許測定萬有引力常量的實(shí)驗(yàn),海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)等物理學(xué)史料,對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法的教育。②要強(qiáng)調(diào)萬有引力跟質(zhì)點(diǎn)間的距離的平方成反比(平方反比定律),減少學(xué)生在解題中漏平方的錯誤。③明確是萬有引力基本的、簡單的表式,只適用于計算質(zhì)點(diǎn)的萬有引力。萬有引力定律是自然界最普遍的定律之一。但在天文研究上,也發(fā)現(xiàn)了它的局限性。
四、機(jī)械能守恒定律。這個定律一般不用實(shí)驗(yàn)總結(jié)出來,因?yàn)閷?shí)驗(yàn)誤差太大。實(shí)驗(yàn)可作為驗(yàn)證。一般是根據(jù)功能原理,在外力和非保守內(nèi)力都不做功或所做的總功為零的條件下推導(dǎo)出來。高中教材是用實(shí)例總結(jié)出來再加以推廣。若不同形式的機(jī)械能之間不發(fā)生相互轉(zhuǎn)化,就沒有守恒問題。機(jī)械能守恒定律表式中各項(xiàng)都是狀態(tài)量,用它來解決問題時,就可以不涉及狀態(tài)變化的復(fù)雜過程(過程量被消去),使問題大大地簡化。要特別注意定律的適用條件(只有系統(tǒng)內(nèi)部的重力和彈力做功)。這個定律不適用的問題,可以利用動能定理或功能原理解決。
五、動量守恒定律。歷史上,牛頓第二定律是以F=dP/dt的形式提出來的。所以有人認(rèn)為動量守恒定律不能從牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)出來,主張從實(shí)驗(yàn)直接總結(jié)。但是實(shí)驗(yàn)要用到氣墊導(dǎo)軌和閃光照相,就目前中學(xué)的實(shí)驗(yàn)條件來說,多數(shù)難以做到。即使做得到,要在課堂里準(zhǔn)確完成實(shí)驗(yàn)并總結(jié)出規(guī)律也非易事。故一般教材還是從牛頓運(yùn)動定律導(dǎo)出,再安排一節(jié)“動量和牛頓運(yùn)動定律”。這樣既符合教學(xué)規(guī)律,也不違反科學(xué)規(guī)律。中學(xué)階段有關(guān)動量的問題,相互作用的物體的所有動量都在一條直線上,所以可以用代數(shù)式替代矢量式。學(xué)生在解題時最容易發(fā)生符號的錯誤,應(yīng)該使他們明確,在同一個式子中必須規(guī)定統(tǒng)一的正方向。動量守恒定律反映的是物體相互作用過程的狀態(tài)變化,表式中各項(xiàng)是過程始、末的動量。用它來解決問題可以使問題大大地簡化。若物體不發(fā)生相互作用,就沒有守恒問題。在解決實(shí)際問題時,如果質(zhì)點(diǎn)系內(nèi)部的相互作用力遠(yuǎn)比它們所受的外力大,就可略去外力的作用而用動量守恒定律來處理。動量守恒定律是自然界最重要、最普遍的規(guī)律之一。無論是宏觀系統(tǒng)或微觀粒子的相互作用,系統(tǒng)中有多少物體在相互作用,相互作用的形式如何,只要系統(tǒng)不受外力的作用(或某一方向上不受外力的作用),動量守恒定律都是適用的。
六、歐姆定律。中學(xué)物理課本中歐姆定律是通過實(shí)驗(yàn)得出的。公式為I=U/R或U=IR。教學(xué)時應(yīng)注意:①“電流強(qiáng)度跟電壓成正比”是對同一導(dǎo)體而言;“電流強(qiáng)度跟電阻成反比”是對不同導(dǎo)體說的。②I、U、R是同一電路的三個參量。③閉合電路的歐姆定律的教學(xué)難點(diǎn)和關(guān)鍵是電動勢的概念,并用實(shí)驗(yàn)得到電源電動勢等于內(nèi)、外電壓之和。然后用歐姆定律導(dǎo)出I=ε/(R+r)(也可以用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律推導(dǎo))。④閉合電路的歐姆定律公式可變換成多種形式,要明確它們的物理意義。⑤教師應(yīng)明確,普通物理學(xué)中的歐姆定律公式多數(shù)是R=U/I或I=(1/R)U,式中R是比例恒量。若R不是恒量,導(dǎo)體就不服從歐姆定律。但不論導(dǎo)體服從歐姆定律與否,R=U/I這個關(guān)系式都可以作為導(dǎo)體電阻的一般定義式。中學(xué)物理課本不把 R=U/R列入歐姆定律公式,是為了避免學(xué)生把歐姆定律公式跟電阻的定義式混淆。這樣處理似乎欠妥。
七、楞次定律。可以采用探究教學(xué)法,讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論歸納出定律。教學(xué)時應(yīng)注意:①楞次定律是確定感生電流方向的規(guī)律,同時也確定感生電動勢的方向。如果是斷路,通常我們可以把它想象為閉合電路。②感生電流的磁場只能“阻礙”原磁通的變化,不能“阻止”它的變化,否則就不會繼續(xù)產(chǎn)生感生電流。“阻礙”或者說“反抗”原磁通的變化,實(shí)質(zhì)上是使其他形式能量轉(zhuǎn)化為電能的一種表現(xiàn),符合能量守恒定律。③要使學(xué)生熟練掌握應(yīng)用楞次定律判定感生電流方向的3個步驟。④明確右手定則可看作是楞次定律的特殊情況,并能根據(jù)具體情況選用定則或定律來判斷感生電流的方向。
(作者單位:河南省鞏義市芝田鎮(zhèn)第一初級中學(xué))
1.力的觀點(diǎn):牛頓運(yùn)動定律結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式(力的觀點(diǎn)),這是解決力學(xué)問題的基本思路和方法,此種方法往往求得的結(jié)果是瞬時關(guān)系,利用這種方法解題時需考慮運(yùn)動狀態(tài)改變的細(xì)節(jié)。從中學(xué)研究范圍來看,只能用于勻變速直線運(yùn)動。
2.動量觀點(diǎn):動量定理和動量守恒定律。
3.能量觀點(diǎn):機(jī)械能守恒定律和能量守恒定律。
對于不涉及物體運(yùn)動過程中的加速度和時間問題,無論是恒力做功還是變力做功,就優(yōu)先考慮用動能定理求解;如果只有重力或彈力做功而又不涉及運(yùn)動過程的加速度和時間問題,則采用機(jī)械能守恒定律求解。
對于碰撞、反沖、繩繃緊一類問題,應(yīng)用動量守恒定律求解;對于相互作用的兩物體,若明確兩物體相對滑動的距離,應(yīng)考慮選用能量守恒定律(或功能關(guān)系)求解。
例地面上固定著一個傾角為37°且足夠長的斜面,有一個物體從斜面底端以一定初速度沿斜面向上運(yùn)動,當(dāng)物體返回斜面底端時,其速度變?yōu)槌跛俣鹊囊话耄笪矬w與斜面之間的動摩擦因數(shù)。
解法一:應(yīng)用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式[WBX]
選物體為研究對象,設(shè)物體的初速度為v0,沿斜面上升時的加速度為a1,沿斜面上升的最大位移為s,根據(jù)牛頓第二定律和勻速直線運(yùn)動的公式有:
-mgsin37°-μmgcos37°=ma1(1)
0-v20=2a1s(2)
設(shè)物體沿斜面下滑時的加速度為a2,根據(jù)牛頓第二定律和勻變速直線運(yùn)動公式,有
mgsin37°-μmgcos37°=ma1(3)
(v2)2=2a2s(4)
由(1)(2)(3)(4)式聯(lián)立可得:
μ=35tan37°=045。
解法二:應(yīng)用動量定理
選物體為研究對象,設(shè)物體沿斜面上升的時間為t1,
根據(jù)動量定理,有
-(mgsin37°+μmgcos37°)t1=0-mv0(1)
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動公式s=v-t得
s=v02t1(2)
同理,設(shè)物體沿斜面上升的時間為t2,
根據(jù)動量定理,有
(mgsin37°-μmgcos37°)t2=0-mv02(3)
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動公式s=v-t得
s=v04t2(4)
由(1)(2)(3)(4)式聯(lián)立可得:
μ=35tan37°=045。
解法三:應(yīng)用動能定理
選物體為研究對象,對沿斜面上升和下滑的過程分別應(yīng)用動能定理,
可得:
-(mgsin37°+μmgcos37°)s=0-12mv20(1)
(mgsin37°-μmgcos37°)2=0-12mv022(2)
【關(guān)鍵詞】能量守恒定律;做功問題;高中物理
1.能量守恒定律簡介
能量是支撐自然界正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵所在,自然界中的能量對應(yīng)著不同的運(yùn)動狀態(tài),能量有機(jī)械能、內(nèi)能、電能和原子能等區(qū)別,不同能量形式之間可以相互轉(zhuǎn)化,通過摩擦可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,而內(nèi)能也可以轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,電流經(jīng)過電熱絲可以實(shí)現(xiàn)電能到內(nèi)能的轉(zhuǎn)變,不同形式的能量之間可以通過做功來完成轉(zhuǎn)化。某種形式的能量減少,會伴隨著其他形式的能量的增加,能量的減少和增加量是相同的,某個物體的能量減少,一定伴隨著其他物體能量增加,兩者之間的能量值是一定相同的。能量守恒定律是自然界最普遍的定律,只要有能量的變化就會服從這一定律,做功是最基本的能量變化形式,通過做功可以實(shí)現(xiàn)能量形式的轉(zhuǎn)變。因此,要研究做功問題,一定會用到“能量守恒定律”,這也是我們學(xué)習(xí)物理的基礎(chǔ)工具之一。
2.“能量守恒定律”在做功問題中的應(yīng)用
2.1能量守恒定律的適用范圍
我們在“能量守恒定律”學(xué)習(xí)中不僅僅要明確其概念,更重要的是把這一定義應(yīng)用到物理題目的解答中,尤其是在做功問題解答中,要學(xué)會靈活使用這一定律。能量守恒定律注重各種運(yùn)動形式中能量的轉(zhuǎn)化,大自然的能量是恒定不變的,每一次做功都包含著能量的轉(zhuǎn)變,但是轉(zhuǎn)化和傳遞過程中能量是恒定不變的。在物理學(xué)習(xí)中,“能量守恒定律”適用于機(jī)械能守恒、機(jī)械能和勢能守恒、動能和電勢能守恒等,各種形式能量之間是等量轉(zhuǎn)換,運(yùn)動過程中總能量是恒定的。我們在本文中重點(diǎn)討論的問題是做功過程中能量守恒定律的應(yīng)用,探究這一定理的應(yīng)用條件。
機(jī)械能守恒的條件是:除了重力做功之外,沒有其他形式的物體做功,在實(shí)際的做功過程中,物體收到了來自其他外力的作用,這些外力的代數(shù)和為零則可以認(rèn)為只有重力做功存在,是滿足機(jī)械能守恒的前提條件的。在大多數(shù)做功問題的解決中,我們默認(rèn)的機(jī)械能守恒的條件是排除了重力作用的影響, 能量守恒定律的研究要限定在一定的系統(tǒng)內(nèi),如果系統(tǒng)內(nèi)是單個物體做功,我們要考慮是否有重力做功的影響,在探究機(jī)械能是否存在守恒,而體系內(nèi)如果有多個物體進(jìn)行作用, 我們還要把摩擦力和介質(zhì)阻力納入到做功對象中。
2.2做功例題分析
下面我們選擇針對性的例題來研究“能量守恒定律”在做功問題中的應(yīng)用,例題:下圖1所示,一個小車停放在表面光滑的水平面上,其中一個物體沿著水平軌道向上面滑去,當(dāng)物塊到達(dá)了一定的高度后再回落。例題中假定小車的質(zhì)量為m,其質(zhì)量則為M,物塊的滑行速度為v0,求解這一個小物塊的滑行最大高度為多少?
對于此題目的解答要正確使用能量守恒定律,小物塊和小車共同構(gòu)成了一個單獨(dú)的運(yùn)動體統(tǒng),這一個系統(tǒng)中遵守能量守恒定律的范疇,由于表面的光滑的,因此整個體統(tǒng)中沒有發(fā)生摩擦做功,系統(tǒng)內(nèi)的機(jī)械能是守恒的。因此,此題目的求解可以根據(jù)動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律來進(jìn)行解答。假定小物塊的滑行最大高度為h,其到達(dá)最高度時滑行速度為v,根據(jù)動量守恒和能量守恒可以列出兩個等式,從而解答出可以達(dá)到的最大高度h。
2.3碰撞做功中應(yīng)用
碰撞問題是高考考試的重點(diǎn)內(nèi)容,在碰撞過程中會伴隨著做功,涉及到求解物體的位移和相對位移,這類問題把動量守恒和能量守恒結(jié)合在一起,針對這種問題的求解,我們要找出物體間的相互位移關(guān)系,抓住功能定理和能量守恒定理的本質(zhì),列出相應(yīng)的方程式。能量守恒定律在碰撞問題中應(yīng)用,我們要明確兩個物體發(fā)生相對滑動摩擦是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能,對內(nèi)能的部分的計算,我們可以采用物體所受合力和相對位移乘積做功來表示。做功是能量轉(zhuǎn)變的量度,系統(tǒng)中物體做功量等于能量的轉(zhuǎn)化量,假設(shè)兩個物體之間發(fā)生了相對滑動,產(chǎn)生了摩擦熱,機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能,通常而言,摩擦產(chǎn)生的熱量大小和兩物體相對互動做功是相同的,滑動的程度越大,其能量轉(zhuǎn)化就會越多,相反則能量轉(zhuǎn)化較少,我們可以根據(jù)系統(tǒng)中做功產(chǎn)生的能量變化來表示內(nèi)能的變化,這是能量守恒定律在解答這一類問題中的妙用。
3.結(jié)語
綜上所述,“能量守恒定律”是物理學(xué)科中的基礎(chǔ)定律,在物理學(xué)習(xí)中廣泛應(yīng)用,尤其是在做功問題的解答中,這一定律必不可少,是完成題目解答的關(guān)鍵定律。因此,我們在應(yīng)用這一定律解答做功問題時,要注重對分析系統(tǒng)的選擇,選定的系統(tǒng)中能量變化是守恒的,靈活運(yùn)用機(jī)械能、內(nèi)能和勢能的變化量守恒,正確應(yīng)用這一定律,提高物理難題的解答速率和準(zhǔn)確性。
【參考文獻(xiàn)】
[1]韓曉霞.動量守恒定律與能量守恒定律的適用范圍研究[J].濟(jì)南職業(yè)學(xué)院學(xué)報,2013(04)
1.掌握基礎(chǔ)概念,發(fā)散學(xué)生的物理思維
物理概念是最基礎(chǔ)的知識點(diǎn),是學(xué)生必須要掌握的,只有弄清楚所有的物理概念,學(xué)生才能夠?qū)W好物理。如果學(xué)生對物理概念的界定不清楚,思維比較混亂,那么在解題的過程中必然會出現(xiàn)各種問題。我們可以從以下幾個方面來強(qiáng)化學(xué)生對物理概念的認(rèn)知:首先,強(qiáng)化對物理概念的界定。很多物理概念從字面上看是非常相近但實(shí)際意義卻差別很大,如“速度”與“加速度”,二者雖然只有一字之差,卻完全不同,“速度”是描述物體運(yùn)動快慢的物理量,而“加速度”是描述物體運(yùn)動狀態(tài)變化快慢的物理量,速度為零時加速度可能并不為零,學(xué)生只有掌握了這些基礎(chǔ)概念,在解題的過程中才不會出錯。類似情況有很多,如“動能”和“動量”、“速度”與“速率”、“質(zhì)量”和“重量”等。除此之外,還有一些單位相同但實(shí)際意義也截然不同的物理量,如“功”和“能”,“功”是一個過程量,而“能”則是一個狀態(tài)量。其次,要注重各物理量之間的關(guān)聯(lián)性。在力學(xué)中,各物理量之間都有非常緊密的聯(lián)系,通常都可以相互推導(dǎo),只有發(fā)散學(xué)生的物理思維,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,才能鍛煉學(xué)生舉一反三的能力。
2.認(rèn)真審題,發(fā)散學(xué)生的解題思維
物理題目已知條件中有的有一個物體,有的有兩個或多個相互關(guān)聯(lián)的物體,有的給出全部的物理過程,有的只給出部分的物理過程,只有認(rèn)真審題才有可能找到解決問題的方法。審題時,首先需要對物理系統(tǒng)進(jìn)行受力分析,應(yīng)將所有的單位都換算成統(tǒng)一的國際單位制再代入運(yùn)算,由此可以判斷得出的結(jié)果是否合理,然后將題目中的研究對象進(jìn)行抽象思維,將其轉(zhuǎn)換成一定條件下的物理圖景,由此學(xué)生可以更直觀的來分析研究對象的運(yùn)動規(guī)律,找到解決問題的思路。另外,學(xué)生要將物理過程轉(zhuǎn)化為物體的狀態(tài),在力學(xué)范圍內(nèi),物體的運(yùn)動狀態(tài)只有平衡狀態(tài)和非平衡狀態(tài),而物體的受力情況決定著物體的運(yùn)動狀態(tài),由此學(xué)生可以更加明確解題思路;然后,學(xué)生需要將已知的物理?xiàng)l件用示意圖表達(dá)出來,根據(jù)題目的文字意義,在示意圖上標(biāo)明物體的受力情況以及不同時刻的運(yùn)動狀態(tài),由此學(xué)生可以對物體的運(yùn)動規(guī)律有更加直觀的認(rèn)識,實(shí)現(xiàn)已知條件與解題目標(biāo)之間的相互轉(zhuǎn)換。
3.分解知識點(diǎn),理清頭緒,提高推理能力
在高中物理力學(xué)體系中學(xué)生要重點(diǎn)掌握的定律主要有牛頓運(yùn)動三定律、萬有引力定律、能量守恒定律、動能定理、動量定理以及動量守恒定律等,而力學(xué)的綜合題目也主要考查學(xué)生對這幾個定律的認(rèn)知與掌握情況,以此來考查學(xué)生的判斷能力、邏輯推理能力及抽象思維能力。力學(xué)綜合題目通常都要進(jìn)行復(fù)雜的受力分析,是學(xué)生最難掌握的一類題目,而在解題的過程中,學(xué)生需要學(xué)會進(jìn)行分階段分析,用力學(xué)知識將各個難點(diǎn)解開,形成清晰的解題思路,這樣問題就會迎刃而解。通常情況下,學(xué)生需要用牛頓運(yùn)動定律去解決加速度或求瞬間關(guān)系的問題,用功和能的定律去解決變力做功或與位移有關(guān)的問題,用動量守恒定律或動量定理去解決沖量或與時間有關(guān)的問題,另外,還有一些問題需要用到以上兩種或三種方法去求解。在分析題目的過程中,學(xué)生必須要明確守恒條件,通常情況下,用守恒定律解決問題是最為簡單的解題方法,但前提是一定要明確守恒條件,而不能在沒有進(jìn)行充分分析的情況下亂用守恒定律,尤其是動量守恒定律的兩個特例,學(xué)生必須要引起高度重視。在分析題目已知條件時,學(xué)生最應(yīng)考慮的問題就是分析物理過程,并建立一定條件下的物理情境。物體運(yùn)動過程的不同階段都有不同的規(guī)律,只有對這些規(guī)律有明確的認(rèn)識,才能找到最為合適的解題方法。需要注意的是,很多物理過程雖然形式多變,但都遵循相同的規(guī)律,大部分題目都是在同一個物理過程的基礎(chǔ)上,改變了一些基礎(chǔ)條件或是設(shè)問方式,學(xué)生只要掌握了解題規(guī)律,就能取得事半功倍的效果。
4.全方面掌握,逐步提高綜合能力
學(xué)生要學(xué)好物理力學(xué)知識,首先就要對力學(xué)體系的基礎(chǔ)知識點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)掌握,不能偏廢任何一個基礎(chǔ)知識點(diǎn),更不能存押題或是猜題的僥幸心理,要扎扎實(shí)實(shí)的去掌握所有的基礎(chǔ)知識。學(xué)生只有正確理解力學(xué)基本概念,掌握基礎(chǔ)規(guī)律,才能在解題時做到靈活應(yīng)用,才能從根本上提高解題能力。其次,學(xué)生要有重點(diǎn)的去掌握那些更容易考查到的重要的物理規(guī)律及知識點(diǎn),如牛頓運(yùn)動定律、萬有引力定律、能量守恒定律、動能定理、動量定理以及動量守恒定律等,全面充分地掌握這些知識的基本概念、基本理論及基本規(guī)律,學(xué)生在解題時才能夠更容易找到解題思路及解題方法。另外,由于物理力學(xué)知識與數(shù)學(xué)知識有很多的交叉,學(xué)生需要具備很強(qiáng)的數(shù)學(xué)能力才能更好的去掌握物理力學(xué)知識,因此,應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生利用數(shù)學(xué)工具去解決實(shí)際物理問題的綜合能力,三角函數(shù)、幾何圖像以及函數(shù)圖像都是常用的數(shù)學(xué)工具,都是學(xué)生必須要掌握的,也是學(xué)生應(yīng)具備的重要的素質(zhì)及能力。
作者:劉鵬 單位: 湖南省衡陽縣第三中學(xué)
命題意圖
檢測學(xué)生對物體的運(yùn)動和力的關(guān)系,系統(tǒng)的動量和能量守恒等的理解程度,是綜合性較強(qiáng)的試題。
錯解 因B受到向右的瞬時沖量I后,獲得如下:
解法1 速度分解法
向右的瞬時速度vB=Im,之后,A、B系統(tǒng)所受外力之和為零,動量守恒,設(shè)A、B達(dá)到的共同速度為vAB,由動量守恒定律得
則vAB=12vB=I2m此即為A的最大速度。
錯解分析 以上求解錯在誤將A、B的共同速度當(dāng)作A的最大速度。其實(shí),AB達(dá)共同速度時,彈簧處于伸長量最大的狀態(tài),即彈簧彈性勢能最大時,A的速度還不算最大。此時彈簧的彈力對A來說還是動力,A繼續(xù)加速,當(dāng)彈簧的彈力與輕桿垂直,即彈簧恢復(fù)原長時,A的加速度為零,速度才達(dá)最大。
A、B通過彈簧而發(fā)生的相互作用過程,類似于質(zhì)量相等的兩個物體發(fā)生完全彈性碰撞而交換速度的過程,當(dāng)B與A交換速度時,B的速度為零,而A的速度為作用前B的速度,即為最大值。
正解 彈簧恢復(fù)原長時A的速度達(dá)最大,設(shè)為vm,設(shè)此時B的速度為v′B。由系統(tǒng)動量守恒和機(jī)械能守恒定律得
同類題
如圖所示,光滑水平面上的長木板,右端用細(xì)繩拴在墻上,左端上部固定一輕質(zhì)彈簧,質(zhì)量為m的鐵球以某一初速度(未知)在木板光滑的上表面上向左運(yùn)動,壓縮彈簧,當(dāng)鐵球速度減小到初速度的一半時,彈簧的彈性勢能等于E。此時細(xì)繩恰好被拉斷,從而木板向左運(yùn)動。
(1)鐵球的初速度多大?
(2)為使木板獲得的動能最大,木板質(zhì)量應(yīng)多大?(v0=8E/3m M=m/4)
提示 繩拉斷前球與彈簧系統(tǒng)機(jī)械能守恒,可得球的初速度。繩拉斷后球的速度為零時,木板動能最大(而不是兩者共速時),由系統(tǒng)動量守恒和能量守恒定律可得。
拓展題1
(93全國卷24題)如圖所示,A、B是位于水平桌面上的兩個質(zhì)量相等的小木塊,離墻壁的距離分別為L和l,與桌面之間的滑動摩擦系數(shù)分別為μA 和μB。今給A以某一初速度,使之從桌面的右端向左運(yùn)動。假定A、B之間,B與墻之間的碰撞時間都很短,且碰撞中總動能無損失。若要使木塊A最后不從桌面上掉下來,則A的初速度最大不能超過____________。
(4g[μA(L-l)+μBl])
提示 由于A、B之間,B與墻之間的碰撞時間都很短,且碰撞中總動能無損失,故A與B 相撞將交換速度,B撞墻后原速返回。若B撞A后停下,而A以B的速度滑到桌子右邊剛好停下則A的初速度為最小值。對全過程分析,只有摩擦力做功,由動能定律得A的最小初速度。
拓展題2 如圖所示,一輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與質(zhì)量為 m 的小物塊A相連,原來A靜止在光滑水平面上,彈簧沒有形變,質(zhì)量為m的物塊B在大小為F的水平恒力作用下由C處從靜止開始沿光滑水平面向右運(yùn)動,在O點(diǎn)與物塊A相碰并一起向右運(yùn)動(設(shè)碰撞時間極短)。運(yùn)動到D點(diǎn)時,將外力F撤去,已知CO=4S,OD=S,則撤去外力后,根據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中提供的信息,你能求得哪些物理量(彈簧的彈性勢能等)的最大值?并求出定量的結(jié)果。
(Epm=3FS,vAm=vBm=3FSm )
提示 物塊B在F的作用下,從C運(yùn)動到O點(diǎn)的過程中,設(shè)B到達(dá)O點(diǎn)的速度為v0,由動能定理得:
對于A與B在O點(diǎn)的碰撞動量守恒,設(shè)碰后的共同速度為v,由動量守恒定律可得:
當(dāng)A、B一起向右運(yùn)動停止時,彈簧的彈性勢能最大。設(shè)彈性勢能的最大值為Epm,據(jù)能量守恒定律可得:
撤去外力后,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。根據(jù)機(jī)械能守恒定律可求得A、B的最大速度為:
vAm=vBm= 3FSm
解這類問題時,應(yīng)根據(jù)試題所給的物理現(xiàn)象涉及的物理概念和規(guī)律進(jìn)行分析,明確題中的物理量是在什么情況下取得極值,或在出現(xiàn)極值時有何物理特征。對系統(tǒng)來說,必須分析清楚一物體的某個量取極值時,相互作用另外物體相應(yīng)的量取何值,才可用動量和能量守恒定律等解題,否則會引起錯誤。
評價題常常是給學(xué)生提供一些有關(guān)物理概念的似是而非的判斷、有關(guān)物理規(guī)律的運(yùn)用、相關(guān)物理模型的理解等等具體物理問題的解決方法,要求學(xué)生利用所學(xué)知識, 對具體物理問題的解決方法進(jìn)行分析、評價,并作出判斷,進(jìn)而提出更科學(xué)的解決方法。
美國教育家布盧姆把認(rèn)知領(lǐng)域的教育目標(biāo),按照從簡單到復(fù)雜的順序劃分為六個層次,即認(rèn)知、領(lǐng)會、運(yùn)用、分析、綜合、評價。其中,為了一定的目的,依據(jù)既定的標(biāo)準(zhǔn),對所給材料的理論、觀點(diǎn)和方法的價值做出判斷,就是評價。評價是認(rèn)知領(lǐng)域的最高層次。評價題就是考查學(xué)生的評價能力的一種良好的載體。
評價題的命題切入點(diǎn)靈活,不僅能考查學(xué)生對物理問題是否有較清晰的理解,而且能進(jìn)一步考查學(xué)生的思維過程、研究方法、判斷推理能力及分析綜合能力,能較好地培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力與評價能力。本文想通過對一些評價題的歸類分析,探究評價題關(guān)注的焦點(diǎn)是什么。
解析 所得的結(jié)果是錯誤的。原因是①式中混淆了衛(wèi)星繞行星做勻速圓周運(yùn)動的向心加速度與衛(wèi)星表面的重力加速度。
解析 該同學(xué)的解法錯誤。動量守恒定律的相對性要求:系統(tǒng)在作用前后的動量都應(yīng)是相對于同一慣性參考系而言。上述解法中,人跳離車前人與車的動量相對于地面。人跳離車后車的動量Mv也相對地面,而人跳離車后,人的動量mu卻相對于車。這違反了動量守恒定律中參照物的統(tǒng)一性,所以解答錯誤。
正解 選地面為參照系,以小車前進(jìn)的方向?yàn)檎较颍鶕?jù)動量守恒定律有:
(4)原解法未說明運(yùn)動員對床墊作用力的方向,應(yīng)給出“運(yùn)動員對床墊作用力的方向豎直向下”。
從以上幾種類型的評價題中我們不難發(fā)現(xiàn),評價題考查的主要目的并不是讓學(xué)生獲得更多物理知識,而是培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,優(yōu)化學(xué)生的學(xué)習(xí)品質(zhì),發(fā)展學(xué)生自我反思的能力。通過這種評價題的分析,可幫助學(xué)生不斷養(yǎng)成優(yōu)化問題處理方法的習(xí)慣, 能較好地培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑能力和思維創(chuàng)新能力,進(jìn)而提高學(xué)生的評價能力。
該題型的出現(xiàn),是對學(xué)生評價能力的考查,也是新一輪的課程改革目標(biāo)的具體體現(xiàn),有利于在中學(xué)腳踏實(shí)地地實(shí)施素質(zhì)教育,培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力,而且對高考物理總復(fù)習(xí)具有一定的指導(dǎo)意義,同時對中學(xué)物理教學(xué)也有一定的導(dǎo)向作用。