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文檔簡介

1、物理重要知識點最全總結(二)典型物理模型及方法 1.連接體模型:是指運動中幾個物體或疊放在一起、 或并排擠放在起、或用細繩、細桿聯(lián)系在一起的物體組。解決這類問題的基本方 法是整體法和隔離法。整體法是指連接體內的物體間無相對運動時,可以把物體組作為整體,對整體用牛二定律列方程 隔離法是指在需要求連接體內各部分間的相互作用 (如求相互間的壓力 或相互間的摩擦力等)時,把某物體從連接體中隔離出來進行分析的方 法。連接體的圓周運動:兩球有相同的角速度;兩球構成的系統(tǒng)機械能守恒 (單個球機械能不守恒)與運動方向和有無摩擦(口相同)無關,及與兩物體放置的方審興苗 mi平面、斜面、豎直都一樣。只要兩物體保持

2、相對靜止 記?。篘= m21m(N為兩物體間相互作用力),mi m2一起加速運動的物體的分子mF2和mFi兩項的規(guī)律并能應用m2mim2討論:Fi ?0F2=0F=(m1+m 2)aN=m 2aN= m2 Fmi m2N5對6=臼F(m為第6個以后的質量)第12對13的作用力 Ni2 對 I3=(n -12)m F Mnm 2.水流星模型(豎直平面內的圓周運動一一 是典型的變速圓周運動) 研究物體通過最高點和最低點的情況,押且經(jīng)常出現(xiàn)臨界狀態(tài)。(圓周運動實例)火車轉彎汽車過拱橋、凹橋3飛機做俯沖運動時,飛行員對座位的壓力。物體在水平面內的圓周運動(汽車在水平公路轉彎,水平轉盤上的 物體,繩拴著

3、的物體在光滑水平面上繞繩的一端旋轉)和物體在豎直 平面內的圓周運動(翻滾過山車、水流星、雜技節(jié)目中的飛車走壁等)。豎萬有引力一一衛(wèi)星的運動、庫侖力一一電子繞核旋轉、洛侖茲力一一帶電粒子在勻強磁場中的偏轉、重力與彈力的合力一一錐擺、(關 健要搞清楚向心力怎樣提供的)(1)火車轉彎:設火車彎道處內外軌高度差為h,內外軌間距L,轉彎半徑R。由于外軌略高于內軌,使得火車所受重力和支持力的合力F合提供向心力。由F合mg tan mgsin mg- m-v0-得v()M為轉彎時規(guī)定速度)%、'gtan R(是內外軌對火車都無摩擦力的臨界條件)當火車行駛速率 /于V。時,h=F向,內外軌道對介輪緣都

4、沒有側壓力,«2當火車行駛 汰于V。時,F(xiàn)合F向,外軌道對輪緣有側壓力,F(xiàn)合+N=mg 當火車行駛速率VJ、于V。時,F(xiàn)QF向,內軌道對輪緣有側壓力,F(xiàn)合-N'= m ;R即當火車轉彎時行駛速率不等于M時,具向心力的變化可由內外軌道 對輪緣側壓力自行調節(jié),但調節(jié)程度不宜過大,以免損壞軌道?;疖?提速靠增大軌道半徑或傾角來實現(xiàn)(2)無支承的小球,在豎直平面內作圓周運動過最高點情況:受力:由mg+T=mL知,小球速度越小,繩拉力或環(huán)壓力T越小,(ST的 最小值只能為零,此時小球以重力提供作向心力.結論:通過最高點時繩子(或軌道)對小球沒有力的作用(可理解為恰 好通過或恰好通不過的

5、條件),此時只有重力提供作向心力.注意討 論:繩系小球從最高點拋出做圓周還是平拋運動。r 1. 能過最高點條件: V V臨(當VA V缶時,繩、軌道對球 分別產(chǎn)生拉力、壓力)不能過最高點條件:V<M (實際上球還未到最高點就脫離了軌道)2討論: 恰能通過最高點時:mg=m臨界速度V臨="R ;可認為距此點h R (或距圓的最低2點)h型處落下的物體。2此時最低點需要的速度為V低臨=、/5去最低點拉力大于最高點拉力八F=6mg 最高點狀態(tài):mg+二m:(臨界條件=0,臨界速度V缶=序,VA V悔才能通過)最低點狀態(tài):T 2- mg = mt高到低過程機械能守恒:12122mv 低

6、 2mv高 mg2LT2- T i=6mg:g可看為等效加速度) 半圓:過程mgR=1mv2最低點T-mg=m4繩上拉力T=3mg過低點的速度為V低=2gR小球在與懸點等高處靜止釋放運動到最低點, 最低點時的向心加速度 a=2g與豎直方向成 角下擺時,過低點的速度為M氐=<2gR(1 cos ),(3)有支承的小球,在豎直平面作圓周運動過此時繩子拉力T=mg(3-2cos )最高點情況: 一2臨界條件:桿和環(huán)對小球有支持力的作用(由mg N m R當V=00寸,N=mg(可理解為小球恰好轉過或恰好轉不過最高點)當0 V 、/gR時,支持力 N向上且隨v增大而減小,且 mg N 0當v j

7、gR時,N 0當v 3而時,N向下(即拉力)隨v增大而增大,方向指向 圓心。當小球運動到最高點時 ,速度v *gR時,受到桿的作用力 N (支持)但N mg ,(力的大小用有向線段 長短表不)當小球運動到最高點時 ,速度v JgR時,桿對小球無作用力 N 0當小球運動到最高點時 ,速度v;gR時,小球受到桿的拉力 N作用恰好過最高點時,此時從高到低過程 mg2R=2 mv2低點:T-mg=m2/RT=5mg ;恰好過最高點時,此時最低點速度:M氐=2麗注意物理圓與幾何圓的最高點、最低點的區(qū)別:(以上規(guī)律適用于物理圓,但最高點,最低點,g都應看成等效的情況)2.解決勻速圓周運動問題的一般方法(1

8、)明確研究對象,必要時將它從轉動系統(tǒng)中隔離出來。(2)找出物體圓周運動的軌道平面,從中找出圓心和半徑。(3)分析物體受力情況,千萬別臆想出一個向心力來。(4)建立直角坐標系(以指向圓心方向為 x軸正方向)將力正交分 解。 2(5)建立方程組 Fx mR m 2R m(T)2r Fy 03.離心運動在向心力公式Fn=mv/R中,F(xiàn)n是物體所受合外力所能提供的向心力,mv/R是物體作圓周運動所需要的向心力。當提供的向心力等于所需要的向心力時,物體將作圓周運動;若提供的向心力消失或小于 所需要的向心力時,物體將做逐漸遠離圓心的運動,即離心運動。其中提供的向心力消失時,物體將沿切線飛去,離圓心越* .

9、來越遠;提供的向心力小于所需要的向心力時, 物體不:看會沿切線飛去,但沿切線和圓周之間的某條曲線運動,逐漸遠離圓心。 3斜面模型(搞清物體對斜面壓力為零的:。/ 臨界條件)/I 斜面固定:物體在斜面上情況由傾角和摩擦因素決定=tg物體沿斜面勻速下滑或靜止> tg物體靜41容F< tg物體沿斜面加速下滑a=g(sin cos ) <£任意方向4.輕繩、桿模型繩只能受拉力,桿能沿桿方向的拉、壓、橫向及 的力。如圖:桿對球的作用力由運動情況決定只有=arctg(:)時才沿桿方g向最高點時桿對球的作用力;最低點時的速度?,桿的拉力?>若小球帶電呢?Vb= 2gR假設單

10、B下擺,最低點的速度1 2mgR=mvB整體下擺 2mgR=mR+1mvA 1mv:36Vb2VA Va =J-gR; Vb 2VA = _ 2gR> Vb'%5. 5所以.AB枉對.B.做正功,AB.枉對.A-做負功.通過輕繩連接的物體在沿繩連接方向(可直可曲)2具有共同的v和a。特別注意:兩物體不在沿繩連接方向運動時,先應把兩物體的v和a在沿繩方向分解,求出兩物體的 v和a的關系式,被拉直瞬間,沿繩方向的速度突然消失,此瞬間過程存在能 rcLiri-mrB-i-rvi-BrflrB-wrTVi-wvB-wivfrirrvHrBrTirB-i-wrvriirB-wiv4VB-i

11、rrvTrarTirB-rirvflrim,” I“FTirisiriHri-Bira-BT111 M.i i"” I” 1J,量的損失。討論:若作圓周運動最高點速度V0V網(wǎng),運動情況為先平拋,繩拉直時沿繩方向的速度消失即是有能量損失,繩拉緊后沿圓周下落機械能守恒。而不能夠整個過程用機械能守恒。求水平初速及最低點時繩的拉力?換為繩時:先自由落體,在繩瞬間拉緊(沿繩方向的速度消失)有能量損失(即vi突然消失),再V2下擺機械能守恒例:擺球的質量為m,從偏離水平方向30°的位置由靜釋放,設繩子為理想輕繩,求:小球/運動到最低點 A時繩上L.圖41OH95-R fi 3-物子受到

12、的拉力是多少?寸金廣60r 5.超重失重模型系統(tǒng)的重心在豎直方向上有向上或向下的加速度(或此方向的分量ay)向上超重(加速向上或減速向下)F=m(g+a);向下失重(加速向下或減速上升)F=m(g-a)難點:一個物體的運動導致系統(tǒng)重心的運動1到2到3過程中(1、3除外)超重狀繩剪斷后臺稱示數(shù)鐵木球的運動用同體積的水去補充斜面對地面的壓地面對斜面摩擦兩個相當重要典型的物理模型后面的動系統(tǒng)重心向下加速導致系統(tǒng)重心如何運動? 6.碰撞模型:量守恒.中專題講解 7.子彈打擊木塊模型: 8.人船模型:一個原來處于靜止狀態(tài)的系統(tǒng),在系統(tǒng)內發(fā)生相對運動的過程中,在此方向遵從動量守恒方程:mv=MV ms=M

13、S;位移關系方程s+S=d s= M d M/m=L n/L m m M載人氣球原靜止于高h的高空,氣球質量為M,人的質量為m.若人沿繩梯滑至地面,則繩梯至少為多長? 9.彈簧振子模型:F=-Kx (X、F、a、v、A T、f、E、Ep等量的變 化規(guī)律)水平型或豎直型 10.單擺模型:T=2 際(類單擺)利用單擺測重力加速度 11.波動模型:特點:傳播的是振動形式和能量,介質中各質點只在 平衡位置附近振動并不隨波遷移。各質點都作受迫振動,起振方向與振源的起振方向相同,離源近的點先振動,沒波傳播方向上兩點的起振時間差二波在這段距離內傳播的時間波源振幾個周期波就向外傳幾個波長。波從一種介質傳播到另

14、一種介質,頻率不改變,波速v=s/t= /T= f波速與振動速度的區(qū)別波動與振動的區(qū)別:波的傳播方向質點的振動方向(同側法)知波速和波形畫經(jīng)過 t后的波形(特殊點畫法和去整留零法) 12.圖象模形:識圖方法:軸、二線、三斜率、四面積、”五截距、六交點明確:點、線、面積、斜率、截距、交點的含義中學物理中重要的圖象t或s運動學中的s-t圖、v-t圖、振動圖象x-t圖以及波動圖象y-x圖 等。電學中的電場線分布圖、磁感線分布圖、等勢面分布圖、交流電圖 象、電磁振蕩i-t圖等。實驗中的圖象:如驗證牛頓第二定律時要用到a-F圖象、F-1/m圖象;用“伏安法”測電阻時要畫I-U圖象;測電源電動勢和內電阻

15、時要畫U-I圖;用單擺測重力加速度時要畫的圖等。在各類習題中出現(xiàn)的圖象:如力學中的F-t圖、電磁振蕩中的q-t圖、電學中的P-R圖、電磁感應中的-t圖、E-t圖等。模型法常常有下面三種情況"對象模型”:即把研究的對像的本身理想化.:肺縣件物質組盛的、代購究對象的實體系統(tǒng), 型(也可稱為概企模型5 ,稱為對象模實際物體在某種條件下的近似與抽象,如質點、光滑平面、理想氣體、理想電表等;常見的如“力學”中有質點、點電荷、輕繩或桿、輕質彈簧、單擺、 彈簧振歪、I彈使作、絕熱物質筆; 把,一上一“(2那鬲空運動變化的次要因素;突出外需 的方面,從而建立的物理模型稱為條件模型.:r謂1 并的.I

16、lf1(3)過程模型:把具體過理過程純粹化、理想化后抽象出來的一種物理過程,稱過程模型 理想化了的物理現(xiàn)象或過程,如勻速直線運動、自由落體運動、豎直 上拋運動、平拋運動、勻速圓周運動、簡諧運動等。 有些題目所設物理模型是不清晰的, 不宜直接處理,但只要抓住問題.的主要因素2忽略次要因素,恰當?shù)膶碗s的對象或過程向隱含的理 想化模型轉化,就能使問題得以解決。審視物理情景I,|構建物理模型*轉化為數(shù)學問中I*還原為物理結論解決物理問題的一般方法可歸納為以下幾個環(huán)節(jié):原始的物理模型可分為如下兩類:對象模型(質點、輕桿、輕繩、彈簧振子、單擺、理想氣體、點電荷、理想電表、物理模型4理想變壓器、勻強電場、

17、勻強磁場、點光源、光線、原子模型等)L過程模型(勻速直線運動、勻變速直線運動、勻速圓周運動、平拋運動、簡諧運動、簡諧波、彈性碰撞、自由落體運動、豎直上拋運動等)物理解題方法以如整體法 假設法、極限法、逆向思維法、物理模型 法、等皴法、物理圖像法等. 知識分類舉要'力的瞬時性(產(chǎn)生a) F=ma 運動狀態(tài)發(fā)生變化牛頓第二定律 11 .力的三種效應:時間積累效應(沖量)I=Ft、動量發(fā)生變化 動量定理空間積累效應(做功)w=Fs動能發(fā)生變化動能定理2 .動量觀點:動量(狀態(tài)量):p=mv=2mEK 沖量(過程量):I = Ft動量定理:內容:物體所受合外力的沖量等于它的動量的變化。公式:F

18、合t = mv - mv (解題時受力分析和正方向的規(guī)定是關鍵)I=F 合t=F it i+F2t 2+-= p=P末-P M=mv末-mv 初動量守恒定律:內容、守恒條件、不同的表達式及含義:p p; p 0;Pi - p2內容:相互作用的物體系統(tǒng),如果不受外力,或它們所受的外力之和為零,它們的總動量保持不變。(研究對象:相互作用的兩個物體或多個物體所組成的系統(tǒng))守恒條件:系統(tǒng)不受外力作用。(理想化條件)系統(tǒng)受外力作用,但合外力為零。系統(tǒng)受外力作用,合外力也不為零,但合外力遠小于物體間的相互作用力。系統(tǒng)在某一個方向的合外力為零,在這個方向的動量守 恒。全過程的某一階段系統(tǒng)受合外力為零,該階段

19、系統(tǒng)動量守恒,即原來連在二起的系統(tǒng)勻速或靜止一(受合外力為零),父狂后.整述, 在某階段受合外力仍為零一,.可用動量守恒。例:火車在某一恒定牽引力作用下拖著拖車勻速前進,拖車在脫勾后至停止運動前的過程中(受合外力為零)動量守恒“動量守恒定律”、“動量定理”不僅適用于短時間的作用,也適用于長時間的作用。不同的表達式及含義(各種表達式的中文含義):P= P' 或 Pi+P2=Pi' +FT或 miVi + mV2=mVJ +mV2'(系統(tǒng)相互作用前的總動量P等于相互作用后的總動量P')AP= 0(系統(tǒng)總動量變化為0)AP=- P/(兩物體動量變化大小相等、方向相反)

20、如果相互作用的系統(tǒng)由兩個物體構成,動量守恒的實際應用中的具體表達式為mvi+mv2=m1v1 m2v2 ; 0=mivi+mv2 mv+rnv2=(m+m)v 共原來以動量(P)運動的物體,若其獲得大小相等、方向相反的動量(-PL.是導致物體靜止或反向運動的喻界條件一。.即.:.P+(-P)=0注意理解四性:系統(tǒng)性、矢量性、同時性、相對性系統(tǒng)性:研究對象是某個系統(tǒng)、研究的是某個過程矢量性:對一維情況,先選定某一方向為正方向,速度方向與正方向相同的速度取正,反之取負,再把矢量運算簡化為代數(shù)運算。,引入正負號轉化為代數(shù)運算。不注意正方向的設定,往往得出錯誤結果。一旦方向搞錯,問 題不得其解相對性:

21、所有速度必須是相對同一慣性參照系。同時性:v1、V2是相互作用前同一時刻的速度,Vl'、V2'是相互作用后 同一時刻的速度。解題步驟:選對象,劃過程,受力分析.所選對象和過程符合什么規(guī)律?用何種形式列方程(先要規(guī)定正方向)求解并討論結果。動量定理說的是物體動量的變化量跟總沖量的矢量相等關系; 動量守恒定律說的是存在內部相互作用的物體系統(tǒng)在作用前后或作 用過程中各物體動量的矢量和保持不變的關系。 7.碰撞模型和+8子彈打擊木塊模型專題:碰撞特點動量守恒 碰后的動能不可能比碰前大對追及碰撞, 碰后后面物體的速度不可能大于前面物體的速度。彈性碰撞: 彈性碰撞應同時滿足:miVim2

22、V2121mVi 2viV2mivim2v2 m2V221_2 1_:-m1Vl- m2v2 (2)2mEki2m2EK2、2miE'Ki 2m2E公22'2'2PiP2Pi P22m1 2m2 2m1 2m2(m1 m2 )v1 2m2V2 一 一 ,mi m 2當 m2V2(m2 m1M 2m1Vlm1 m 2vi0時v 2(mi m2)vimi m22m1 v1m1 m 2(這個結論最好背下來,以后經(jīng)常要用到。討論:一動一靜且二球質量相等時的彈性正碰: 速度交換 大碰小一起向前;質量相等,速度交換;小碰大,向后返。原來以動量(P)運動的物體,一若其獲得等太反向的動

23、量時,是導致 物體靜止或反向運動的臨界條件。-2m/Vi (被碰m1 m2二二動工JT.彈性碰撞規(guī)律;即mv2=0 ; ;m2v;=0代入(1)、(2)解得:vi'= m_mlvi (主動球速度下限)vm1 m2球速度上限)討論(1):當 m>m2時,vi'>0 , V2'>0 v與 vi方向一致;當 m>>m時,vi'= vi, V2' =2vi (高射炮打蚊子)當m=m時,vi'=0 , v2'=v i即m與m2交換速度當 m<m時,vi'<0 (反彈),V2'>0 v

24、2'與 vi 同向;當 m<<m時,Vi' = -v 1 , v/=0 (乒乓球撞鉛球)討論(2):被碰球2獲最大速度、最大動量、最大動能的條件為A.初速度vi一定,當 m>>m時,v2' =2v1手,可見,當m<<m m2 iB . 初動量 pi一定,由 p2'=m2V2'= 2mlm2”mi m2時,p2' =2mvi=2pC.初動能 Eki一定,當 m=m時,Ek2'=Ekimwi m2V2 v m m222 i mi m2(vi v2)m2)v2 mi m2(子彈打擊木塊模型),是高中物理的,重

25、完全非彈性碰撞應滿足:m1Vlm2V2(mi m2 )viiiE 損一mivi_ m2V2_(mi222 一動一靜的完全非彈性碰撞特點:碰后有共同速度,或兩者的距離最大 (最?。┗蛳到y(tǒng)的勢能最大等等多種說法.m1Vl 0 (mi m2)vvmiVimi m2(主動球速度上限,被碰球速度下限)121 ,、,ALykCB l-m1Vl 0 - (m1 m2)v E 損E 損 lm1vf 1(m12m2)v2 m1m2V1m212m1 v12(m1 m2) (m1 m2) 2m22 E匚k1m1m2討論:E損可用于克服相對運動時的摩擦力做功轉化為內能E損=fd相12 _.1相一mv0 (m M)v2

26、22,2 _ mMv 02(m M)2mMv 02mMv 02(m M)f 2 g(m M)也可轉化為彈性勢能;轉化為電勢能、電能發(fā)熱等等;(通過電場力或安培力做功)由上可討論主動球、被碰球的速度取值范圍(m1 - m2)v1m1v0v主mim2m1 m?m1Vo2 m1V1ml m2 V* ml m2“碰撞過程”中四個有用推論推論一:彈性碰撞前、后,雙方的相對速度大小相等,即:u 2 u1=推論二:當質量相等的兩物體發(fā)生彈性正碰時,速度互換。推論三:完全非彈性碰撞碰后的速度相等推論四:碰撞過程受(動量守恒)(能量不會增加)和(運動的合理性)三個條件的制約。碰撞模嗎二 mLi-i V0A 1

27、_B.V0.證明:完全非彈性碰撞過程中機械能損失最大。證明:碰撞過程中機械能損失表為:E=1mi u 12+- m2 u 21miui22221 一 2 mu22由動量守怛的表達式中得:u 2=(m u i+m u 2mui)mb代入上式可將機械能的損失 E表為ui的函數(shù)為: E=- gi m2)ui2 mi(mi i m2 2) ui+( i m u i2+i m u 22) ( m i u2m2m2222m2i+m u 2)2這是一個二次項系數(shù)小于零的二次三項式,顯然:當ui = u2=mi1 m2 2 時, mi m2 ,即當碰撞是完全非彈性碰撞時,系統(tǒng)機械能的損失達到最大值2.2 E=

28、Lmu i+Lm2u2 1(mi m2)(3m_)2222m1m2歷年高考中涉及動量守量模型的計算題都有:(對照圖表)先灰4歆展映i I 1 一 L一質量為M的長木 板靜止在光滑水平 桌面上.一質量為m 的小滑塊以水平速 度Vo從長木板的一 端開始在木板上滑 動,直到離開木板. 滑塊剛離開木板時 速度為V0/3,若把此 木板固定在水平面 上,其它條件相同, 求滑塊離開木板時 速度?1995年全國廣東(30題壓軸題)1997年全國廣東(25題軸題12分)1998年全國廣東(25題軸題12分)1996年全國廣東 (24 題)試在下述簡化情況 下由牛頓定律導出動量守恒定律的表 達式:系統(tǒng)是兩個質 點

29、,相互作用力是恒質量為M的小船以速 度V行駛,船上有兩 個質量皆為m的小孩a 和b,分別靜止站在船 頭和船尾.現(xiàn)小孩a力,不受其他力,沿 直線運動要求說明 推導過程中每步的 根據(jù),以及式中各符 號和最后結果中各 項的意義。1999年全國廣東 (20題12分)2000年全國廣東(22壓軸題)沿水平方向以速率v(相對于靜止水面 )向前躍入水中,2001年廣東河南(17題12分)2002年廣東(19題)2003 年廣東(19、20 2004 年廣東(15、172005年廣東(18題)2006年廣東(16、18 2007年廣東(17題)?。?;題)!I I fc I,0 T 2 3 4 5 6 t200

30、8年廣東(19題、第20題)子彈打木塊模型:.物理學中最為典型的碰撞模型一一( 一二定要掌握一)子彈擊穿木塊時,兩者速度不相等;子彈未擊穿木塊時,兩者速度相 等.這兩種情況的臨界情況是:當子彈從木塊一端到達另一端,相對 木塊運動的位移等于木塊長度時,兩者速度相等.例題:設質量為m的子彈以初速度V0射向靜止在光滑水平面上的質量為M的木塊,并留在木塊中不再射出,子彈芻 一 廠m-1鉆入木塊深度為d。求木塊對子彈的平均阻力的大小和該過程中木塊前進的距離。解析:子彈和木塊最后共同運動,相當于完全非彈性碰撞。從動量的角度看,子彈射入木塊過程中系統(tǒng)動量守恒:mv0 M m v從能量的角度看,該過程系統(tǒng)損失

31、的動能全部轉化為系統(tǒng)的內能。設平均阻力大小為f,設子彈、木塊的位移大小分別為 Si、S2,如圖 所示,顯然有 Si-S2=d對 子 彈 用 動 能 定 理:f s1- mv2 - mv2 22對 木 塊 用 動 能 定 理:f S2 1Mv22、相減得:f d 1mv2 1M m v2 Mmv2 20 22 M m 0式意義:f d恰好等于系統(tǒng)動能的損失;根據(jù)能量守恒定律,系統(tǒng) 動能的損失應該等于系統(tǒng)內能的增加;可見 f d Q,即兩物體由于 相對運動而摩擦產(chǎn)生的熱(機械能轉化為內能),等于摩擦力大小與兩 物體相對滑動的路程的乘積(由于摩擦力是耗散力,摩擦生熱跟路徑 有關,所以這里應該用路程,

32、而不是用位移)。由上式不難求得平士阻力的大?。篺 研;2 M m dmS2 d至于木塊前進的距離S2,可以由以上、M m 相比得出:從牛頓運動定律和運動學公式出發(fā),也可以得出同樣的結論。試 試推理。由于子彈和木塊都在恒力作用下做勻變速運動,位移與平均速度成正比:s2 dVov /2 v0vd v0Mmm ,一 一 ,S2ds2v / 2v s2 v mM m一般情況下M m,所以S2<<do這說明在子彈射入木塊過程中 木塊的位移很小,可以忽略不計。這就為分階段處理問題提供了依據(jù)。 象這種運動物體與靜止物體相互作用,動量守恒,最后共同運動的類 型,全過程動能的損失量可用公式:Mm 2

33、Ek v02 M m當子彈速度很大時,可能射穿木塊,這時末狀態(tài)子彈和木塊的速 度大小不再相等,但穿透過程中系統(tǒng)動量仍然守恒,系統(tǒng)動能損失仍 然是AE= fd (這里的d為木塊的厚度),但由于末狀態(tài)子彈和木塊速度不相等,所以不能再用式計算 A Ek的大小。做這類題目時一定要畫好示意圖,把各種數(shù)量關系和速度符號標 在圖上,以免列方程時帶錯數(shù)據(jù)。以上所列舉的人、船模型的前提是系統(tǒng)初動量為零。如果發(fā)生相 互作用前系統(tǒng)就具有一定的動量,那就不能再用mv尸mv2這種形式列 方程,而要利用(m+m)vo= miVi+ m2v2列式。特別要注意各種能量間的相互轉化3.功與能觀點:求功方法 單位:J ev=1.

34、9 x 10-19J 度=卜亞卜=3.6 x 106J 1u=931.5Mev。力學:W Fs cos (適用于恒力功的計算)理解正功、零功、 負功功是能量轉化的量度W=Pt ( P=W = FS=Fv)功率:P =(在t時間內力對物體做功 的平均功率)P = F v(F為牽引力,不是合外力;V為即時速度時,P為即時功率.V為平 均速度時,P為平均功率.P 一定時,F與V成正比)2動能:EK=1mv2 口重力勢能巳=mgh (凡是勢能與零勢2 2m能面的選擇有關)動能定理:外力對物體所做的總功等于物體動能的變化 (增量)公式: W合=W合=3+ W2+-+Vn= Ek = Ek2 Eki =1

35、mv221mv12 22W4為外力所做功的代數(shù)和.(W可以不同的性質力做功)外力既可以有幾個外力同時作用,也可以是各外力先后作用或在不同過程中作用:既為物體所受合外力的功。功是能量轉化的量度(最易忽視)主要形式有:|慣穿整個高中物T 理的主線“功是能量轉化的量度”這一基本概念含義理解。重力的功- 量度- 重力勢能的變化物體重力勢能的埴或由更力做.的功來量度:. w- 琳 這就是 勢能定理。與勢能相關的力做功特點:如重力,彈力,分子力,電場力它們做功與路徑無關,只與始末位置有關.除重力和彈簧彈力做功外,其它力做功改變機械能;這就是機械能定理。只有重力做功時系統(tǒng)的機械能守恒。電場力的功 量度 電勢

36、能的變化分子力的功-量度-分子勢能的變化合外力的功-量度 動能的變化;這就是動能定理。摩擦力和空氣阻力做功W=fd路程E內能(發(fā)熱)一對互為作用力反作用力的摩擦力做的總功,用來量度該過程系統(tǒng)由于摩擦而減小的機械能,也就是系統(tǒng)增加的內能。fd=Q(d為這兩個物體間相對移動的路程)。熱學: e=q+w(熱力學第一定律)。電學:W= qUAB= F電dE=qEd動能(導致電勢能改變)W Ql> UIt =I2Rt=U2t/RQ =I2RtE=I(R+r)=u外+u內=口外+卜P電源t =uIt+E其它P電源=IE=I U+I2Rt22。磁學:安培力功W= F=BILd內能(發(fā)熱)B旦VLd旦3

37、dRR。光學:單個光子能量 E= hT一束光能量£總=NhT (N為光子數(shù)目)光電效應Eg mvm = hT -W 躍遷規(guī)律:hy=E末-E初輻射或吸收光子。原子:質能方程:E= mCAE= Am(c注意單位的轉換換算機械能守恒定律:機械能=動能+重力勢能+彈性勢能(條件:系統(tǒng)只有內部的重力或彈力做功).守恒條件:(功角度)只有重力和彈簧的彈力做功;(能轉化角度)只發(fā)生動能與勢能之間的相互轉化?!爸挥兄亓ψ龉Α? “只受重力作用”。在某過程中物體可以受其它力的作用,只要這些力不做功,或所做功的代數(shù)和為零,就可以認為是“只有重力做功”。列式形式:E尸E(先要確定零勢面)P減(或增尸E增

38、(或減)E a減(或 增尸Eb增(或減)mgh + 或者 Ed減= Ek增除重力和彈簧彈力做功外,其它力做功改變機械能;滑動摩擦力和空氣阻力做功 W=fd路程E內能(發(fā)熱)4.功能關系:功是能量轉化的量度。有兩層含義:做功的過程就是能量轉化的過程,(2)做功的多少決定了能轉化的數(shù)量,即:功是能量轉化的量度強調:功是一種過程量,它和一段位移(一段時間)相對應;而能是 一種狀態(tài)量,它與一個時刻相對應。兩者的單位是相同的 (都是J), 但不能說功就是能,也不能說“功變成了能”。做功的過程是物體育面的轉化過程,做了多少功,就有多少能量發(fā) 生了變化,功是育抗轉化的量度.(1)動能定理合外力對物體做的總功

39、=物體動能的增量.即.1O 1O _W 合-mv2 -mv12Ek2 Ek1Ek(2)與勢能相關力做功導致與 之相重力重力對物體所做的功=物體重力勢能增量的負值.即W=&i&= -A Ep重力做正功,重力勢能減少;重力做負功,重力勢能 增加.彈簧彈力彈力對物體所做的功=物體彈性勢能增量的負值.即W彈力=Epi Ep2= -A Ep彈力做正功,彈性勢能減少;彈力做負功,彈性勢能 增加.關的勢能變化分子力分子力對分子所做的功=分子勢能增量的負值電場力電場力對電荷所做的功=電荷電勢能增量的負值電場力做正功,電勢能減少;電場力做負功,電勢能增力口。注意:電荷的正負及移動方向機械能變化原

40、因除重力(彈簧彈力)以外的的其它力對物體所做的功 =物體機械能的增量即V=E2-Ei=A E當除重力(或彈簧彈力)以外的力對物體所做的功為零時,即機械能守恒機械能守恒定律在只有重力S彈簧的彈力做功的物體系內,動能和勢能可以互相轉化,但機械能的總量保持不變.即E<2+Ep2 = E Ki + E21) -1 mv2 mg% -1 mv2 mgh2 Ek =A(5)靜摩擦力做功的特點(1)靜摩擦力可以做正功,也可以做負功,還可以不 做功;(2)在靜摩擦力做功的過程中,只有機械能的互相轉 移,而沒有機械能與其他形式的能的轉化,靜摩擦力 只起著傳遞機械能的作用;(3)相互摩擦的系統(tǒng)內,一對靜摩擦力對系統(tǒng)所做功 的和總是等于零.(6)滑動摩擦力做功特點(1)滑動摩擦力可以做正功,也可以做負功,還可以不做功;“摩擦所產(chǎn)生的熱”=滑動摩擦力跟物體間相對路程的乘積,即一對滑動摩擦力所做的功(2)相互摩擦的系統(tǒng)內,一對滑動摩擦力對系統(tǒng)所做功的和總表現(xiàn)為負.功,其大小為:W= fS相對=Q對系統(tǒng)做功的過程中,系 統(tǒng)的機械能轉化為其他形式的能,(S相對為相互摩擦的物體間的相對位移;若相對運動有 往復性,則S相對為相對運動的路程)(7) 一對作用力與反作用力做功的特占

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