大学物理:力学课堂讨论题 研究问题:乒乓球运动 在地面上放置一个乒乓球,用手压一侧,乒乓球 沿地面弹出去后,滚回来。分析其物理过程。 双喜 提示 第一阶段:乒乓球获得初始质心动量、转动角动量 分析作用在乒乓球上的力(矢量)、力矩、作 用时间、乒乓球受力分析(静摩擦系数)、产生的 质心动量、乒乓球角动量 物理系:史彭
物理系：史彭 大学物理：力学课堂讨论题 研究问题：乒乓球运动 在地面上放置一个乒乓球，用手压一侧，乒乓球 沿地面弹出去后，滚回来。分析其物理过程。 提示： 第一阶段：乒乓球获得初始质心动量、转动角动量 分析作用在乒乓球上的力（矢量）、力矩、作 用时间、乒乓球受力分析（静摩擦系数）、产生的 质心动量、乒乓球角动量 红双喜
大学物理:力学课堂讨论题 红双喜 第二阶段:乒乓球向前运动 分析乒乓球向前运动过程中,受到的力(重力 支撑力、滑动摩擦力、滚动摩擦力)、判别乒乓 球运动方式(滑动、滚动)、最远距离 物理系:史彭
物理系：史彭 大学物理：力学课堂讨论题 第二阶段：乒乓球向前运动 分析乒乓球向前运动过程中，受到的力（重力、 支撑力、滑动摩擦力、滚动摩擦力）、判别乒乓 球运动方式（滑动、滚动）、最远距离 红双喜
大学物理:力学课堂讨论题 红双喜 第三阶段:乒乓球向回运动 分析乒乓球向回运动过程中,受到的力(重力 支撑力、滑动摩擦力、滚动摩擦力、其它阻力) 判别乒乓球运动方式(滑动、滚动)、加速距离 扩展研究 1)手施加给乒乓球力方向偏离乒乓球质心面 2)手施加给乒乓球力过大,造成乒乓球跳跃 物理系:史彭
物理系：史彭 大学物理：力学课堂讨论题 第三阶段：乒乓球向回运动 分析乒乓球向回运动过程中，受到的力（重力、 支撑力、滑动摩擦力、滚动摩擦力、其它阻力）、 判别乒乓球运动方式（滑动、滚动）、加速距离 扩展研究 （1）手施加给乒乓球力方向偏离乒乓球质心面 （2）手施加给乒乓球力过大，造成乒乓球跳跃 红双喜
大学物理:力学课堂讨论题 第一阶段:力作用在乒乓球上阶段 乒乓球受力分析:力作用点坐标(x0、y) 力在过质心平面,大小F,与水 平方向夹角,与切线夹角a J 力的作用时间△t 乒乓球受到的重力mg R 支撑力N,静摩擦力∫ F 物理系:史彭
物理系：史彭 大学物理：力学课堂讨论题 第一阶段：力作用在乒乓球上阶段 力在过质心平面，大小F，与水 平方向夹角，与切线夹角 力的作用时间 t 乒乓球受到的重力 mg， 支撑力 N，静摩擦力 f 乒乓球受力分析：力作用点坐标（x0、y0） x R O F y
大学物理:力学课堂讨论题 第一阶段:力作用在乒乓球上阶段 平动分析 J 设△t时间内,乒乓球没有动 F水平分量、摩擦力对质心产成 R 生的动量 重力、支撑力不产生冲量 Fcos B-u(mg+Fsin 0 )t=mu FcosO-u(mg+Fsin e) 0 物理系:史彭
物理系：史彭 大学物理：力学课堂讨论题 F水平分量、摩擦力对质心产 生的动量 ( ) m c0 Fcos − mg + F sin t = 第一阶段：力作用在乒乓球上阶段 x R O F y 设 t 时间内，乒乓球没有动 重力、支撑力不产生冲量 平动分析 f ( ) m Fcos mg F sin t c − + 0 =
大学物理:力学课堂讨论题 第一阶段:力作用在乒乓球上阶段 转动分析 J F切向分量、摩擦力产生的角动量 重力、支撑力不产生冲量矩 a R J=-mR f Fcosa-u(mg +F sin OIR. Mt= JOo P) 3 Cosa-(mg+ Fsin 6)R·4a角如 2mr 何求? 物理系:史彭
物理系：史彭 大学物理：力学课堂讨论题 第一阶段：力作用在乒乓球上阶段 F 切向分量、摩擦力产生的角动量 x R O F y ( ) 0 0 2 m R 3 2 Fcos − m g + F sin R Δt = J = 角如 何求？ 重力、支撑力不产生冲量矩 2 3 2 J = mR 转动分析 f ( ) 2 m R Fcos m g F sin R Δt 2 3 0 − + =
大学物理:力学课堂讨论题 第二阶段:乒乓球向前运动分析 红双喜 乒乓球质心运动分析 乒乓球受力分析受到的重力mg和支撑力N,滑动摩 擦力∫=m。μ为乒乓球滑动摩擦系数(滑动摩擦 力远远大于滚滑动摩擦力,忽略滚滑动摩擦力) 滑动摩擦力产生质心加速度(其它力不产生) 乒乓球质心作匀减速直线运动 物理系:史彭
物理系：史彭 大学物理：力学课堂讨论题 第二阶段：乒乓球向前运动分析 乒乓球受力分析:受到的重力 mg 和支撑力 N，滑动摩 擦力 f =1mg。 1为乒乓球滑动摩擦系数（滑动摩擦 力 远远大于滚滑动摩擦力 ，忽略滚滑动摩擦力 ） 乒乓球质心运动分析 乒乓球质心作匀减速直线运动 滑动摩擦力产生质心加速度（其它力不产生） 红双喜
大学物理:力学课堂讨论题 第二阶段:乒乓球向前运动分析 红双喜 乒乓球质 =-118 心运动 U=20=/1g U0t-8 /2 运动到最 远点时间 0=U0-441=U0/g 运动到最 远距离 L=D04-4g62/2 物理系:史彭
物理系：史彭 大学物理：力学课堂讨论题 第二阶段：乒乓球向前运动分析 乒乓球质 心运动 2 2 0 1 x t g t =c − 运动到最 远点时间 0 1 1 0 g t =c − a g = −1 g t =c0 − 1 t g 1 =c0 1 运动到最 远距离 2 2 0 1 1 1 L t g t =c − 红双喜
大学物理:力学课堂讨论题 第二阶段:乒乓球向前运动分析 红双喜 乒乓球转乒乓球在质心作匀减速直线运动的 动分析 同时,作逆时针匀减速转动 乒乓球转M=/4mgR=JB1=2mR2B1/3 动(逆时 针方向) B,=348/2R 0=ot-月1t2/2 乒乓球到最远a=C0-R1 点时的角速度 物理系:史彭
物理系：史彭 大学物理：力学课堂讨论题 乒乓球转 动（逆时 针方向） 2 2 0 1 = t − t M mgR J 2mR / 3 2 = 1 = 1 = 1 乒乓球到最远 点时的角速度 1 t 1 =0 − 1 第二阶段：乒乓球向前运动分析 乒乓球转 动分析 乒乓球在质心作匀减速直线运动的 同时，作逆时针匀减速转动 1 = 31 g 2R 红双喜
大学物理:力学课堂讨论题 第三阶段:乒乓球向回滚动分析 双喜 过程一:质心速度从0增加到等于半径角速度 过程二:小球匀速滚动(纯滚动) 物理系:史彭
物理系：史彭 大学物理：力学课堂讨论题 第三阶段：乒乓球向回滚动分析 过程一：质心速度从0增加到等于半径角速度 过程二：小球匀速滚动（纯滚动） 红双喜