物理学答案(第五版)--马文蔚研讨.doc

1 第一篇力学求解力学问题的基本思路和方法物理学是一门基础学科, 它研究物质运动的各种基本规律. 由于不同运动形式具有不同的运动规律, , 而机械运动有各种运动形态, 每一种形态和物体受力情况以及初始状态有密切关系. . 求解一个具体物理问题首先应明确研究对象的运动性质; 选择符合题意的恰当的模型; 透彻认清物体受力和运动过程的特点等等. 根据模型、条件和结论之间的逻辑关系, 运用科学合理的研究方法, 进而选择一个正确简便的解题切入点, 在这里思路和方法起着非常重要的作用. 1 .正确选择物理模型和认识运动过程力学中常有质点、质点系、, , , 用动能定理来处理物体的运动时, , 就必须把物体与地球组成一个系统来处理. 再如对绕固定轴转动的门或质量和形状不能不计的定滑轮来说, 必须把它视为刚体, , 还必须对运动过程的性质和特点有充分理解, 如物体所受力(矩) 是恒定的还是变化的;质点作一般曲线运动, 还是作圆周运动等等, 以此决定解题时采用的解题方法和数学工具. 2. 叠加法叠加原理是物理学中应用非常广泛的一条重要原理, 据此力学中任何复杂运动都可以被看成由几个较为简单运动叠加而成. 例如质点作一般平面运动时, 通常可以看成是由两个相互垂直的直线运动叠加而成, 而对作圆周运动的质点来说, 其上的外力可按运动轨迹的切向和法向分解, 其中切向力只改变速度的大小, , 可以理解为任一时刻它包含了两个运动的叠加, 一是质心的平动, , 掌握若干基本的简单运动的物理规律, 再运用叠加法就可以使我们化“复杂”为“简单”.此外运用叠加法时要注意选择合适的坐标系,, 对一般平面曲线运动, 多采用平面直角坐标系, 平面圆周运动多采用自然坐标系, 而对刚体绕定轴转动则采用角坐标系等等. 叠加原理在诸如电磁学, 振动、波动等其他领域内都有广泛应用, 是物理学研究物质运动的一种基本思想和方法, 需读者在解题过程中不断体会和领悟. 3. 类比法有些不同性质运动的规律具有某些相似性, 理解这种相似性产生的条件和遵从的规律有利于发现和认识物质运动的概括性和统一性. 而且还应在学****中善于发现并充分利用这种相似性, 以拓宽自己的知识面. 例如质点的直线运动和刚体绕定轴转动是两类不同运动, 但是运动规律却有许多可类比和相似之处,如与与其实它们之间只是用角量替换了相应的线量而已, , 动力学也有,如与与与可以看出两类不同运动中各量的对应关系十分明显, 使我们可以把对质点运动的分析方法移植到刚体转动问题的分析中去. 当然移植时必须注意两种运动的区别, 一个是平动一个是转动, 状态变化的原因一个是力而另一个是力矩. 此外还有许多可以类比的实例, 如万有引力与库仑力、静电场与稳恒磁场, 电介质的极化与磁介质的磁化等等. 只要我们在物理学****中善于归纳类比, 就可以沟通不同领域内相似物理问题的研究思想和方法, 并由此及彼, 触类旁通. 4 .微积分在力学解题中的运用微积分是大学物理学****中应用很多的一种数学运算, 在力学中较为突出, 也是初学大学物理课程时遇到的一个困难. 要用好微积分这个数学工具, 首先应在思想上认识到物体在运动过程中, 反映其运动特征的物理量是随时空的变化而变化的. 一般来说, 它们是时空坐标的函数. t 求一阶导数就可得到质点加速度函数. , 借助积分求和运算可求得在 t1 -t2 时间内质点速度的变化;, 我们可用微积分把运动学问题归纳如下: 第一类问题:已知运动方程求速度和加速度; 第二类问题:已知质点加速度以及在起始状态时的位矢和速度, 可求得质点的运动方程. 在力学中还有很多这样的关系, 读者不妨自己归纳整理一下, 从而学会自觉运用微积分来处理物理问题, 运用时有以下几个问题需要引起大家的关注: (1)