“质心”在高中物理中的应用
2021-11-08江苏冯得会
教学考试(高考物理) 2021年5期
江苏 冯得会
质心是一个特殊的位置,质心与质心系是讨论质点系运动的重要概念。本文首先对质心的概念与相关的规律进行了介绍,然后结合质心在高中物理教学以及解题中的应用实例,对质心概念和规律的应用做了举例分析,为学生处理多物体所组成的系统问题时,提供了另外一种分析的角度。
一、质心的概念及规律
如果将一支粉笔抛出,让它在空中旋转,粉笔上每一个点的运动情况都非常复杂,但是事实上存在着这样一个特殊的点,好像粉笔的所有质量都集中在这一点,作用在粉笔上的重力也集中在这一点,使它的运动沿着简单的抛物线路径,就好像抛到空中的质点一样。这个特殊的点就叫质量中心,简称质心。
1.质心的位置
2.质心的速度和动量
3.质心的加速度和质心运动定理
二、“质心”在高中物理教学中的应用实例
1.双星以圆轨道绕质心转动


图1
2.弹性碰撞速度公式的另类推导


图2

碰撞前,小球1相对质心的速度v相1=v1-v质心



与教材上结论一致,同时更方便记忆;
同理可得碰后小球2的速度:
三、“质心”在高中物理解题中的应用
高中阶段当我们处理的对象为多个物体所组成的系统时,运用系统质心概念及规律,可以为我们提供另外一种分析的角度。下面通过3道例题,试作分析。
1.如图3所示,在光滑的水平地面上放有一质量为M的半圆柱体,在其圆心正上方静止放有一质量为m的光滑小球。某时刻小球受到轻微扰动,由静止开始下滑。……
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