力學知識在生產(chǎn)和生活中的應用

力學知識在日常生產(chǎn)、生活和現(xiàn)代科技中應用非常廣泛，主要有:(1)體育運動方面，如跳高、跳水、體操、鉛球、標槍等;(2)天體物理方面，如天體的運行、一些星體的發(fā)現(xiàn)、人類的太空活動等;(3)交通安全方面，汽車制動、安全距離、限速等。

由上述題材形成的實際問題，立意新，情景活，對學生獲取信息的能力、分析理解能力、空間想象能力等有較高的要求;同時對學生學科基礎知識的掌握程度也是一個考驗。

解這類問題與解其他物理問題的不同之處在于，首先要把實際問題轉(zhuǎn)化為物理問題。這也是這類問題使一部分學生感到困難的原因。為實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化，應重視以下幾點:

1.從最基本的概念、規(guī)律和方法出發(fā)考慮問題。以實際情景立意的題目，往往不落俗套，不同于常見題型，由“題海”中總結(jié)出來的套路一般很難應用。這時從最基本的概念、規(guī)律和方法出發(fā)分析、思考才是正途。這也正是命題者的匠心所在。

2.要分析實際現(xiàn)象的空間、時間特征。力學問題總與時間和空間有關(guān)，從空間上，要關(guān)注場景的細節(jié)，正確把握力的特征;從時間上，要分析實際現(xiàn)象如何一步一步演變，把這個演變的過程和典型的物理過程相對照，尋求轉(zhuǎn)化。

3.要提出疑問，并探求結(jié)果的意義。面對題目給出的實際現(xiàn)象，應能抓住現(xiàn)象的本質(zhì)特征，找出原因、原因的原因……，抓住了這串因果鏈，實際上就是找到了解題思路，向物理問題的轉(zhuǎn)化也就自然實現(xiàn)了。

4.要畫示意圖，而且要選好角度。這可以大大降低思考的難度，尤其對于空間想象能力要求較高的題目。

例題1.(天體物理研究)天文觀測表明，幾乎所有遠處的恒星(或星系)都在以各自的速度遠離我們而運動，離我們越遠的星體，背離我們運動的速度(稱為退行速度)越大;也就是說，宇宙在膨脹，不同星體的退行速度v和它們離我們的距離r成正比，即v=Hr，式中H為一恒量，稱為哈勃常數(shù)，已由天文觀測測定。為解釋上述現(xiàn)象，有人提出一種理論，認為宇宙是從一個爆炸的大火球開始形成的，大爆炸后各星體即以各自不同的速度向外勻速運動，并設想我們就位于其中心。由上述理論和天文觀測結(jié)果，可估算宇宙年齡T，其計算式為T=。根據(jù)近期觀測，哈勃常數(shù)H=3×10-2m/s·光年，由此估算宇宙的年齡約為年。

解析:本題涉及關(guān)于宇宙形成的大爆炸理論，是天體物理學研究的前沿內(nèi)容，背景材料非常新穎，題中還給出了不少信息。題目描述的現(xiàn)象是:所有星體都在離我們而去，而且越遠的速度越大。提供的一種理論是:宇宙是一個大火球爆炸形成的，爆炸后產(chǎn)生的星體向各個方向勻速運動。如何用該理論解釋呈現(xiàn)的現(xiàn)象?可以想一想:各星體原來同在一處，現(xiàn)在為什么有的星體遠，有的星體近?顯然是由于速度大的走得遠，速度小的走的近。所以距離遠是由于速度大，v=Hr只是表示v與r的數(shù)量關(guān)系，并非表示速度大是由于距離遠。

對任一星體，設速度為v，現(xiàn)在距我們?yōu)閞，則該星體運動r這一過程的時間T即為所要求的宇宙年齡，T=r/v

將題給條件v=Hr代入上式得宇宙年齡 T=1/H

將哈勃常數(shù)H=3×10-2m/s·光年代入上式，得T=1010年。

點評:有不少學生遇到這類完全陌生的、很前沿的試題，對自己缺乏信心，認為這樣的問題自己從來沒見過，老師也從來沒有講過，不可能做出來，因而采取放棄的態(tài)度。其實只要靜下心來，進入題目的情景中去，所用的物理知識卻是非常簡單的。這類題搞清其中的因果關(guān)系是解題的關(guān)鍵。

例題2.(2002年高考全國理科綜合題)(蹦床中網(wǎng)對運動員的作用力)蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運動項目，一個質(zhì)量為60kg的運動員，從離水平網(wǎng)面3.2m高處自由下落，著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5.0m高處。已知運動員與網(wǎng)接觸的時間為1.2s，若把在這段時間內(nèi)網(wǎng)對運動員的作用力當作恒力處理，求此力的大小(g=10m/s2)