理論力學(xué)中動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的演變與創(chuàng)新思維訓(xùn)練探究

摘 要文章立足于理論力學(xué)的角度，對(duì)理論力學(xué)中動(dòng)力學(xué)問(wèn)題進(jìn)行分析，著重分析了動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的演變，并在這個(gè)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，進(jìn)而有效提高學(xué)生的創(chuàng)新能力。

【關(guān)鍵詞】理論力學(xué)；動(dòng)力學(xué)；演變；創(chuàng)新思維

在工科大學(xué)課程中，理論力學(xué)是一門基礎(chǔ)性課程。理論力學(xué)具有理論成熟、內(nèi)容豐富、邏輯性強(qiáng)的主要特點(diǎn)。同時(shí)，理論力學(xué)的應(yīng)用范圍也比較廣。在古代器皿的制作，到現(xiàn)代的體育運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，都涵蓋理論力學(xué)的重要內(nèi)容。所以，理論力學(xué)能夠更好的培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維訓(xùn)練。

1 關(guān)于動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的演變

在理論力學(xué)的教學(xué)過(guò)程中，力學(xué)知識(shí)會(huì)發(fā)生千變?nèi)f化，但是，無(wú)論題型怎么變，根本的宗旨并不會(huì)發(fā)生變化。

教師在教學(xué)過(guò)程中，應(yīng)該讓學(xué)生多多觀察理論力學(xué)問(wèn)題中的共性特征，并能夠讓學(xué)生抓住問(wèn)題的本質(zhì)特征，對(duì)理論力學(xué)問(wèn)題的內(nèi)在聯(lián)系進(jìn)行把握。在這個(gè)過(guò)程中，能夠讓學(xué)生更好的把握理論力學(xué)問(wèn)題的演變規(guī)律，進(jìn)而能夠?qū)⑸願(yuàn)W的力學(xué)理論變得簡(jiǎn)單通俗。在理論力學(xué)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，只要把握住其演變的規(guī)律，就能夠掌握多種習(xí)題的解題思路，并能夠?qū)⒘W(xué)理論應(yīng)用到實(shí)際生活中。

對(duì)理論力學(xué)中動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解答，需要注意的是，動(dòng)力學(xué)問(wèn)題往往與剛體的質(zhì)量分布也有一定的關(guān)聯(lián)。在動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的演變中，會(huì)出現(xiàn)剛體平動(dòng)、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的方式。

例1：如圖1所示，a圖中的物體有一定的光滑圓槽，將這個(gè)物體置于水平面上，B是一個(gè)支點(diǎn)；在b圖中，物體的質(zhì)量參數(shù)與a圖中的相同，在這個(gè)過(guò)程中，不考慮OB桿的質(zhì)量。O和A的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一樣，當(dāng)O不在平動(dòng)，而是沿著OA進(jìn)行定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，就會(huì)出現(xiàn)c圖中的雙擺現(xiàn)象。進(jìn)而演變?yōu)閐、e兩幅圖中的系統(tǒng)。

在理論力學(xué)中動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的演變中，我們能夠發(fā)現(xiàn)，很多動(dòng)力學(xué)問(wèn)題之間是存在一定的內(nèi)在聯(lián)系的，發(fā)現(xiàn)力學(xué)問(wèn)題的共同點(diǎn)，能夠加強(qiáng)學(xué)生對(duì)這類問(wèn)題的解決，也就培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維，進(jìn)而有效的提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

2 理論力學(xué)中對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維的訓(xùn)練

在理論力學(xué)中，力學(xué)問(wèn)題有時(shí)會(huì)發(fā)生一定的演變，但是，只要抓住中心內(nèi)容，就能很好的解決力學(xué)問(wèn)題。在這個(gè)過(guò)程中，教師應(yīng)該對(duì)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新思維的訓(xùn)練，讓學(xué)生利用自身的創(chuàng)新思維來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題，并研究出更有價(jià)值的新科技。例2：圖2中，OA是一條光滑的鉸鏈，A是均質(zhì)圓輪，將A靜止放置，A做平動(dòng)，所以，將A進(jìn)行替換，替換A的BC是與A質(zhì)量相同的均質(zhì)桿。此時(shí)，圖中A是BC的中點(diǎn)。那么b圖中與a圖中等價(jià)。

實(shí)際上，在剛體的質(zhì)量相同的情況下，當(dāng)BC的質(zhì)心為A，BC的形狀怎樣發(fā)生變化，兩者之間都會(huì)存在動(dòng)力學(xué)的等價(jià)關(guān)系。這就是理論力學(xué)的動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)。

例3：在下圖c中，O是質(zhì)點(diǎn)，B也是質(zhì)點(diǎn)，且兩者的質(zhì)量相等，為m。將質(zhì)點(diǎn)O和B之間利用剛性直桿進(jìn)行連接，且這條直桿不計(jì)質(zhì)量，直桿的長(zhǎng)度為l。在運(yùn)動(dòng)開始知識(shí)，θ的大小為0，且O點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)的位置，運(yùn)動(dòng)速度也為0，質(zhì)點(diǎn)B的速度是vj。求出之后系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)。

在上述問(wèn)題中，a圖中的薄方盤，在最初的時(shí)候會(huì)與質(zhì)心O守恒，遵循能量守恒定律，最初保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以能夠作平動(dòng)，將其利用質(zhì)點(diǎn)O進(jìn)行替代，且質(zhì)點(diǎn)O與其質(zhì)量相同，并位于質(zhì)心。在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，O和B之間的距離為R，且這個(gè)距離始終保持不變，所以能夠利用l將兩點(diǎn)進(jìn)行連接。所以，a圖中的物體經(jīng)過(guò)等價(jià)演變會(huì)變?yōu)閎圖。此時(shí)，薄方盤和B的質(zhì)量等價(jià)，那么就會(huì)進(jìn)一步進(jìn)行演變，最終如c圖所示。在這個(gè)過(guò)程中，質(zhì)心坐標(biāo)會(huì)沿著x的方向守恒，且質(zhì)心速度會(huì)沿著y的方向守恒。

在力學(xué)問(wèn)題的演變中，會(huì)對(duì)力學(xué)理論進(jìn)行體現(xiàn)，反之，理論力學(xué)的問(wèn)題也需要在實(shí)際的力學(xué)問(wèn)題中反映出來(lái)。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)理論力學(xué)的演變規(guī)律進(jìn)行把握，就能夠把握力學(xué)問(wèn)題與理論之間的聯(lián)系，也就幫助學(xué)生揭示了理論力學(xué)中力學(xué)問(wèn)題的演變規(guī)律，加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)理論力學(xué)問(wèn)題的理解，提高了學(xué)生的創(chuàng)新思維能力。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上，文章基于理論力學(xué)的角度，對(duì)理論力學(xué)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的演變進(jìn)行了深入探究。發(fā)現(xiàn)力學(xué)問(wèn)題之間具有共同性，只有把握理論力學(xué)的演變規(guī)律，才能夠更好的解決實(shí)際的力學(xué)問(wèn)題，在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生會(huì)覺(jué)得理論力學(xué)問(wèn)題不像自己想象中那樣復(fù)雜，力學(xué)習(xí)題也并不難做。久而久之，學(xué)生的學(xué)習(xí)思想就得到了活躍，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣提高，促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的增強(qiáng)，提高了學(xué)生的創(chuàng)新能力。

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作者簡(jiǎn)介

蔣鵬書語(yǔ)（1995-），男，湖南省永州市人。 現(xiàn)為邵陽(yáng)學(xué)院2014級(jí)物理專業(yè)就讀學(xué)生。

作者單位

邵陽(yáng)學(xué)院 湖南省邵陽(yáng)市 422000