時動量和能量PPT課件

1、基礎知識一力學的知識體系知識講解力學研究的是物體的受力作用與運動變化的關系,以三條線索(包括五條重要規(guī)律)為紐帶建立聯(lián)系,如下表所示:第1頁/共44頁第2頁/共44頁二解決動力學問題的三個基本觀點知識講解1.牛頓運動定律結合運動學公式(我們稱為力的觀點), 這是解決力學問題的基本思路和方法,此種方法往往求得的是瞬時關系.利用此種方法解題必須考慮運動狀態(tài)改變的細節(jié).從中學研究的范圍來看,只能用于勻變速運動(包括直線和曲線運動).第3頁/共44頁2.動量定理和動量守恒定律(動量觀點).3.動能定理和能量守恒定律(能量觀點).這兩個觀點研究的是物體或系統(tǒng)運動變化所經(jīng)歷的過程中狀態(tài)的改變,它要求無需對

2、過程是怎樣變化的細節(jié)深入的研究,而更關心的是運動狀態(tài)變化即改變結果量及其引起變化的原因. 第4頁/共44頁對于不涉及物體運動過程中的加速度,而涉及運動時間的問題,特別是對于打擊碰撞一類問題,是時間短且沖力隨時間變化,則應用動量定理求解.對于不涉及物體運動過程中的加速度和時間問題,無論是恒力做功還是變力做功,一般都利用動能定理求解;如果只有重力和彈力做功而又不涉及運動過程的加速度和時間問題,則采用機械能守恒定律.第5頁/共44頁對于碰撞反沖一類問題,應用動量守恒定律求解.對于相互作用的兩物體,若明確兩物體相對滑動的距離,應考慮選用能量守恒(或功能關系)建立方程.其中要注意應用動量定理動能定理,動

3、量守恒定律等規(guī)律來解題時,物體的位移和速度都要相對同一個參考系.一般都統(tǒng)一以地球為參考系.第6頁/共44頁第二關:技法關 解讀高考第7頁/共44頁解題技法一滑動摩擦力做功的特點技法講解滑動摩擦力做功的特點先研究一個實例:如圖所示,質量為m的木塊以速度v0滑上原來靜止的質量為M的木板,木板長為L,木板與木塊之間動摩擦因數(shù)為,水平地面光滑.當木塊滑到木板的另一端時,木塊和木板的速度分別為v1v2,木板對地的位移為s.第8頁/共44頁在兩者相互作用的過程中,木塊m在滑動摩擦力作用下向右做勻減速運動,木板向右做勻加速運動,分別對它們用動能定理.對木塊:-mg(L+s)= 對木板:mgs= 以上兩式相加

4、得:-mgL= 整理得:mgL= 22101122mvmv21 212M v2221 210111222M vmvmv22201 21111()222mvM vmv第9頁/共44頁對上述幾個方程進行討論:式中木塊減少的動能分為兩部分,一部分通過摩擦力對木板做正功,轉移到木板上成為木板的動能;另一部分通過克服摩擦力做功,轉化成系統(tǒng)的內能.第10頁/共44頁式中,等號右邊是木塊和木板在運動過程中減少的機械能,而系統(tǒng)減少的機械能全部轉化為系統(tǒng)的內能,即熱量.可見,在這類“摩擦生熱”的問題中,系統(tǒng)在相互作用過程中產(chǎn)生的熱能(等于減少的機械能)等于系統(tǒng)之間的摩擦力和物體相對位移的乘積.即:Q=mgs相對

5、.此式可作為一個公式直接應用.第11頁/共44頁綜上所述,滑動摩擦力做功有以下特點:(1)滑動摩擦力可以對物體做正功,也可以對物體做負功,還可以不做功(比如物體在有摩擦的地面上滑動時,地面受的摩擦力對地面就不做功).(2)一對滑動摩擦力做功的過程中,能量的轉化有兩種情況:一是相互摩擦的物體之間有機械能的轉移;二是機械能轉化為內能,轉化為內能的量值等于滑動摩擦力與相對位移的乘積.(3)相互摩擦的系統(tǒng)內,一對滑動摩擦力所做的功總是負值,其絕對值恰等于滑動摩擦力與相對位移的乘積,即恰等于系統(tǒng)損失的機械能.第12頁/共44頁典例剖析【例1】 一質量為M長為L的長方形木板B放在光滑的水平地面上,在其左端

6、放一質量為m的小木塊A,mM.現(xiàn)以地面為參考系,給A和B以大小相等方向相反的初速度,如圖所示,使A開始向右運動,B開始向左運動,但是,最后A剛好沒有滑離B板.求小木塊A向右運動到達的最遠處(從地面上看)離出發(fā)點的距離.第13頁/共44頁解析 小木塊A先向右減速運動到速度vA=0,后又向左加速直至與木塊B具有相同速度v2,木塊B一直向左減速運動直至與A具有相同速度v2,以后AB以v2勻速向左運動,整個過程中木板與木塊組成的系統(tǒng)動量守恒.由動量守恒定律有: Mv0-mv0=(M+m)v2第14頁/共44頁22020m211()()2212():s4,AA.,mmQfLMm vMm vfsmvMms

7、LM 對系統(tǒng)的全過程 由能量轉化與守恒定律有設 向右運動的對地最大位移為對小木塊 由動能定理有解以上各式得4MmLM答案第15頁/共44頁二子彈打擊木塊模型技法講解1.木塊固定,子彈留在其中,對子彈有:20102fdmv可求得射入的深度d.第16頁/共44頁2.木塊固定,子彈穿出.(設木塊厚度為L)對子彈由動能定理得: 由此可求得v0.2201122fLmvmv第17頁/共44頁3.木塊不固定,子彈留在其中.(設地面光滑)如圖所示,子彈位移為s1,木塊位移為s2,末速度為v.第18頁/共44頁02211021022222202011221(:mvMm2 )v:2()12:12()kkkkmvv

8、MmfsEmvmvM MmEmvMmfsMvEMmEmvMm 對系統(tǒng)由動量守恒得解得對子彈由動能定理得對木塊由動能定理得第19頁/共44頁2212020121211()()2212():2:2.kkQfsf ssmvMm vMQmvMmsMmsmQMmEMmEEQ 對整個系統(tǒng)由能量守恒得解得綜上得第20頁/共44頁4.木塊不固定,子彈最后穿出,設穿出時木塊速度為v2,子彈速度為v1,如圖所示.第21頁/共44頁2221202211001222211122:mvmvMv:21122.12QfLmvMvmvfsmvmvfsMv 對系統(tǒng)由動量守恒得對系統(tǒng)由能量守恒得對子彈由動能定理得對木塊由動能定理

9、得聯(lián)立以上方程便可求出所要求的物理量第22頁/共44頁典例剖析【例2】 一質量為M的木塊靜止于光滑水平地面上,一質量為m的子彈以初速度v0射入木塊并最終停留在木塊中.在子彈射入木塊的過程所受的阻力恒定,如圖所示,試求子彈進入木塊的過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量Q和木塊相對地面的位移大小s1.第23頁/共44頁022110f021,v,F ,:mvMm v:11()2212:kfmvvMmFf sdEmvmvF sMv解析 將子彈和木塊看作一個系統(tǒng) 此系統(tǒng)在子彈進入木塊的過程動量守恒 設最終子彈和木塊的共同速度為子彈進入木塊過程受到的阻力為對系統(tǒng)由動量守恒定律得解得對子彈由動能定理得對木塊由動能定理得第2

10、4頁/共44頁22020111()2212:().:fQF dmvMm vMQmvMmmdsMm對整個系統(tǒng)由能量守恒定律得聯(lián)立方程解得聯(lián)立方程解得20112()MmdQmvsMmMm答案第25頁/共44頁三用動量和能量的觀點分析解決問題的基本思路技法講解用動量和能量的觀點分析解決問題的基本思路:用動量和能量的觀點分析解決問題時,應首先判斷是否滿足動量守恒定律和機械能守恒定律的條件,這兩個守恒定律一般用來求物體在某狀態(tài)時的速度. 第26頁/共44頁若不滿足動量守恒定律和機械能守恒定律的條件,再從研究對象上分析,若研究的對象是單個物體,應優(yōu)先考慮用動量定理或動能定理(涉及力和時間的問題用動量定理,

11、涉及力和位移的問題用動能定理);若研究的對象是一個系統(tǒng),或涉及到功能關系,則應考慮從能量守恒定律的角度分析解決.總之,需要用動量和能量觀點處理的題目特點是過程復雜難度大綜合性強靈活性高,這就要求我們掌握分析解決這類問題的特點和方法,切實提高審題能力和過程分析能力.第27頁/共44頁典例剖析【例3】 如圖所示,光滑軌道上,小車AB用輕彈簧連接,將彈簧壓縮后用細繩系在AB上.然后使AB以速度v0沿軌道向右運動,運動中細繩突然斷開,當彈簧第一次恢復到自然長度時,A的速度剛好為0,已知AB的質量分別為mAmB,且mAmB.求:第28頁/共44頁(1)被壓縮的彈簧具有的彈性勢能Ep.(2)試定量分析討論

12、在以后的運動過程中,小車B有無速度為0的時刻.第29頁/共44頁 22020BAB0BB11()22 1Bv ,AB,.:mm().2vmv,:ABpBBAABpBmmvEm vmmmEvm解析設彈簧第一次恢復自然長度時 的速度為以 、彈簧為系統(tǒng) 此系統(tǒng)在運動過程中動量守恒由動量守恒定律得該系統(tǒng)在運動過程中機械能也守恒 故由上式解出第30頁/共44頁 22ApA022220B00AAABp2B0,Av ,E .:11()22()mmvmv()22:mm ,:E00,B0.ABApABABpBAmmvEpmvEmmmmEvvmm假設以后運動過程中 的速度為 時的速度為此時彈簧的彈性勢能為由動量守

13、恒有由機械能守恒定律有由以上兩式得因為所以可推出彈性勢能小于 是不可能的 所以 的速度沒有等于 的時刻20()(1)(2)2AABpBmmmEvm答案見解析第31頁/共44頁第三關:訓練關 笑對高考第32頁/共44頁隨堂訓練1.水平傳送帶以速度v勻速運動,現(xiàn)將一小工件輕輕放到傳送帶上,它將在傳送帶上滑動一段時間后才與傳送帶保持相對靜止,設工件的質量為m,它與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為,在相對滑動過程中( )第33頁/共44頁A.傳送帶對工件做的功為B.產(chǎn)生的內能為C.傳送帶對工件做的功為零D.傳送帶作用于工件的沖量為mv22mv212mv第34頁/共44頁解析:當工件的速度增為v時,與傳送帶相對靜

14、止,此前工件的加速度a=g,相對地面的位移 運動時間 相對傳送帶落后的距離s相對= 過程中產(chǎn)生的內能Q=mgs相對= ,傳送帶對工件做的功 (動能定理),傳送帶作用于工件的沖量指的是傳送帶對工件的支持力和摩擦力的沖量的矢量和,而mv僅為摩擦力對工件的沖量(也是合外力對工件的沖量).答案:AB2,2vsg,vtg2,2vvtsg212mv212Wmv第35頁/共44頁2.如圖所示,木塊A放在木塊B上左側,用恒力F將A拉到B的右端,第一次將B固定在地面上,F做功為W1,生熱為Q1;第二次讓B可以在光滑地面上自由滑動,這次F做的功為W2,生熱為Q2,則應有( )第36頁/共44頁A.W1W2,Q1=

15、Q2 B.W1=W2,Q1=Q2C.W1W2,Q1Q2 D.W1=W2,Q1lW1W2,因而正確選項為A.答案:A第37頁/共44頁3.如圖所示,小球A和小球B質量相同,球B置于光滑水平面上,當球A從高為h處由靜止擺下,到達最低點恰好與B相撞,并粘合在一起繼續(xù)擺動,它們能上升的最大高度是( )第38頁/共44頁111.248AhBhChDh22:Ah,:AB,:mv2mvAB,:2121(2m)214gHmghmvm vHh 解析球從高 處擺到最低點過程中 機械能守恒、 相碰過程 動量守恒、 一起上擺到最高點過程中由能量守恒聯(lián)立式可得答案:C第39頁/共44頁000004.mA,v2 mB1,912.3345.,AB(9)9AvBvCvDv質量為 的小球沿光滑水平面以速度與質量為的靜止小球 發(fā)生正碰 碰撞后球的動能變?yōu)樵瓉淼哪敲葱∏?的速度可能是第40頁/共44頁ABkAA0ABB022000B1,91111,2:Av ,Bv ,Ev.:mvmvm2931233vvkAAEmvmvvABvvv 解析 設碰后 球速度為球速度、為因兩球組成系統(tǒng)動量守恒由動量守恒定律或答案:AB第41頁/共44頁5.(山東理綜)一