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力学竞赛辅导漫谈序3.竞赛试题与常规考题之间的区别:(1)考查的问题原型相同,但是综合性或复杂性更强。对策:熟悉各种原型问题。(2)在试题的入手上设置障碍,让人难以下手,实际上还是对应于一些基本的物理原型。对策:识破题目的障眼法,找到原型。(3)题目的物理过程较多,有的是同一个物理原型的反复运用,加上各种物理情形的讨论,有的是多个不同物理原型的综合。对策:养成严谨的思维习惯。对于讨论题不要想当然,问问自己,有几种可能?都要考虑进去。1、运动学参照系。质点运动的位移和路程,速度,加速度。相对速度。矢量和标量。矢量的合成和分解。匀速及匀速直线运动及其图象。运动的合成。抛体运动。圆周运动。刚体的平动和绕定轴的转动。3、物体的平衡共点力作用下物体的平衡。力矩。刚体的平衡。重心。物体平衡的种类。7、振动简揩振动。振幅。频率和周期。位相。振动的图象。参考圆。振动的速度和加速度。由动力学方程确定简谐振动的频率。阻尼振动。受迫振动和共振(定性了解)。话题1刚体质心的确定:(1)定义法(坐标法)例1如图所示,一根竖直悬挂着的无限长细线上等距离地固定着n个质量不等的质点小球,相邻两个小球之间的距离为a。已知最上端小球与悬点之间距离也为a,它的质量为m,其余各球的质量依次为2m、3m、……,一直到nm。求整个体系的质心位置到天花板的距离。(2)力矩法例3如图所示,一根细长轻质硬棒上等距离地固定着n个质量不等的质点小球,相邻两个小球之间的距离为a。已知最左端小球与左端点之间距离也为a,它的质量为m,其余各球的质量依次为2m、3m、……,一直到nm。求整个体系的质心位置到左端点的距离。(3)巴普斯定理例4一直角三角形板质量分布均匀,两直角边长度分别为a和b,求质心位置。例5确定半径为R、质量分布均匀半圆形金属线环的质心位置。话题2.静力学问题解题思路。在平衡力的作用下,物体保持匀速直线运动或静止状态,因此一个平衡力系统与物体不受力的情况相同,即合外力和合外力矩为零。F=ΣFi=0M=ΣMi=0对于某个力的力矩大小与支点或转轴(或矩心)有关,因为力矩与力臂成正比,但力矩的平衡条件与支点或转轴无关。例6一质量分布均匀的梯子AB,一端放在水平地面上,另一端搁在竖直墙上,梯子与地面、梯子与墙面的动摩擦因数分别为μ1、μ2,求梯子平衡时与地面所成的最小夹角θ。例7三个完全相同的圆柱体,如图所示,叠放在水平桌面上,将C柱体放上去之前,A、B两柱体接触但无挤压。假设桌面与柱体之间的动摩擦因数为μ0,柱体与柱体之间的动摩擦因数为μ,若系统处于平衡状态,μ0和μ必须满足什么条件?话题3.虚功原理例8重为W的6根均匀刚性棒光滑绞合成正六变形ABCDEF,顶边AB棒水平固定在天花板上,问在底边DE的中点加一个多大的竖直方向的力F,可维持正六边形的平衡?例9如图所示,一个半径为R的四分之一光滑圆柱面固定在水平桌面上,柱面上有一条单位长度质量为ρ的均匀铁链。铁链因A端受到水平拉力F的作用而平衡,B刚好与桌面接触,求水平拉力F的大小。话题4非惯性系和惯性力例10一个质量为M、斜面倾角为θ的劈A放在水平地面上,斜面上放上一块质量为m的滑块B。现将系统由静止释放,求释放后劈A对物块B的压力、劈A相对地面的加速度各是多少?(不计一切摩擦)A假设m相对M的加速度为a2,方向沿斜面向下。话题5多物追及和相遇问题解法一:由前面分析,结合小量近似有:解法二:设t时刻三角形边长为x,经极短时间△t后边长变为x′。根据图中的几何关系,应用三角形的余弦定理可得解法三:因为每一时刻三个质点总在正三角形的顶点上,且运动过程中A的运动速度方向始终指着当时B所在的位置,所以此时质点A速度方向与AO连线的夹角恒为30°(O为中心点),即A的运动速度沿AO方向的分量vcos30°。质点B、C也是如此。在下一时刻,因为三质点队形如初,质点运动方向条件如初,所以质点A、B、C的运动速度在质点与中心O连线方向的分量仍为vcos30°,且为定值。最终三质点相遇在O点,所以每个质点在质点与中心O的连线方向上运动了2lsin60°/3。解法四:以B为参照系,在两者连线方向上A对B的相对速率恒为v+vcos60°。最终追及,相对运动距离为l,所用时间为话题6曲率半径问题3.曲线上某点曲率半径的确定方法(2)已知曲线y=f(x),由可得某点曲率半径。例2筑路工人把从山上挖出来的土石,盛在一个箩筐里,沿一条钢索道滑到山下。如索道形状为x2=4ay的抛物线,且箩筐及它所盛的土石可以看作质量m的质点。求箩筐自x=2a处自由滑至抛物线顶点时箩筐对钢索的压力大小。(3)构造运动法构造两个相互垂直的分运动,写出分运动表达式。兰色部分:不贡献引力红色部分:贡献引力,恰如位于球心的一个质点M’,