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文檔簡介

1、v1.0可編輯可修改高中典型物理模型及方法(精華) 1.連接體模型:是指運動中幾個物體或疊放在一起、或并排擠放在一起、或用細(xì)純、細(xì)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(nèi)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(nèi)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(gòu)成的系統(tǒng)機械能守恒(單個球機械能不 守恒)與運動力.向.租有一無摩探(g機M).無為".及3兩物件改茸啊方式逆無關(guān)一。p-L 平面、斜面、豎

2、直都一樣。只要兩物體保持相對靜止壯記?。篘= m?Fi m/ (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(yīng)用n _ml_ F討論:FiW0F2=0ill 1 III2F=(m1+m2)aN=m 2aN= m2 Fm1 m2 FiW0; F2W0N= m2®m1F2mi m2F=mi(m2g) m2(mig)m1 m2F=mi (m2g) m2(migsin )m1 m2mA(mBg) IbFF = mi m2(F2 0就是上面的情況)Fi>F2 m i>m N i<N2(為什么)1 iv1.0可編輯可修改N對6=mF

3、(m為第6個以后的質(zhì)量)第12對13的作用力N12對i3=(n-12)mFMnm 2.水流星模型(豎直平面內(nèi)的圓周運動一一 是典型的變速圓周運動)研究物體感最高點和最低點的而匚下且經(jīng)常出現(xiàn)臨界狀態(tài)。(圓周運動實例)火車轉(zhuǎn)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(nèi)的圓周運動(汽車在水平公路轉(zhuǎn)彎,水平轉(zhuǎn)盤上的物體,純拴著的 物體在光滑水平面上繞繩的一端旋轉(zhuǎn))和物體在豎直平面內(nèi)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(zhuǎn)、洛侖茲力一一帶電粒子在勻 強磁場中的偏轉(zhuǎn)、重力與彈力的合力一一錐擺、 (關(guān)健要搞清楚向

4、心力怎樣提供的)(1)火車轉(zhuǎn)彎:設(shè)火車彎道處內(nèi)外軌高度差為 h,內(nèi)外軌間距L,轉(zhuǎn)彎半徑R。由于外軌略高于內(nèi)軌,使得火車所受重力和支持力的合力F合提供向心力。2 由F,mg tanmg sinmgm-0得v0jg-(v0 為轉(zhuǎn)彎時規(guī)定速度)V)vgtan RL RL(是內(nèi)外軌對火車都無摩擦力的臨界條件).當(dāng)火車行駛速率V等于V0時,5合=5向,內(nèi)外軌道對輪緣都沒有側(cè)壓力三建M當(dāng)火車行駛V大于V0時,F(xiàn)合<5向,外軌道對輪緣有側(cè)壓力,"一 一一 F合2+N=m % R一 , »>、,2當(dāng)火車行駛速率V小于V。時,R>F向,內(nèi)軌道對輪緣有側(cè)壓力,F(xiàn)合-N'

5、;= mg R即當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時行駛速率不等于 V)時,其向心力的變化可由內(nèi)外軌道對輪緣側(cè)壓力自行調(diào)節(jié),但調(diào)節(jié)程度不宜過大,以免損壞軌道。火車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(nèi)作圓周運動過最高點情況:受力:由mg+T=m2VL知,小球速度越小,繩拉力或環(huán)壓力 砒小,但T的最小值只能22v1.0可編輯可修改為零,此時小球以重力提供作向心力結(jié)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條件),此時只有重力提供作向心力.注意討論:純系小球從最高點拋出做圓周還是平拋運動。能過最高點條件:W> V缶(當(dāng)VV缶時,繩、軌道對球分別產(chǎn)生拉力、

6、壓力)不能過最高點條件:V<% (實際上球還未到最高點就脫離了軌道)2可認(rèn)為距此點h R (或距圓的最低點)h處處落下的物體。2討論: 恰能通過最高點時:mg=m ,臨界速度V缶R33此時最低點需要的速度為V陽廟=j5gR最低點拉力大于最高點拉力aF=6mg最高點狀態(tài):mg+Ti=m(臨界條件=0,臨界速度VxvbR , VV廟才能最低點狀態(tài):T 2- mg = m 4-高到低過程機械能守恒:1 一 21 一 22mv 低 、mv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=m=繩上拉力T=3mg 過低點的速度為V氐=2gR小球在與懸

7、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V氐=,2gR(1 cos ),此時繩子拉力T=mg(3-2cos )(3)有支承的小球,在豎直平面作圓周運動過最高點情況:v1.0可編輯可修改臨界條件:桿和環(huán)對小球有支持力的作用 (由mg N m上知)當(dāng)V=0寸,N=mg(可理解為小球恰好轉(zhuǎn)過或恰好轉(zhuǎn)不過最高點)當(dāng)0 v jdR時,支持力N向上且隨v增大而減小,且 mg N 0當(dāng)v jgR時,n 0當(dāng)v gR時,N向下(即拉力)隨v增大而增大,方向指向 圓心。當(dāng)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

8、,(力的大小用有向線段 長短表示)當(dāng)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(dāng)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=mv/R T=5mg ;恰好過最高點時,此時最低點速度:V氐=2,1' gR注意物理圓與幾何圓的最高點、最低點的區(qū)別:蛋涔y-2"魅 7一鎏(以上規(guī)律適用于物理圓,但最高點,最低點,g都應(yīng)看成等效的情況)2 .解決勻速圓周運動問題的一般方法(1)明確研究對象,必要時將它從轉(zhuǎn)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

9、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(biāo)系(以指向圓心方向為 x軸正方向)將力正交分解(5)建立方矛期Fx吟m 2R m (2T)2r3 .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(dāng)提供的向心力等于所需要的向z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(yuǎn)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,離圓心越來越遠(yuǎn);提供的向心力小于所需要的向心力時,物體不會沿切 45v1.0可編輯可修改線飛去,但沿切線和圓周之間的某條曲線運動,逐漸遠(yuǎn)離圓

10、心。 3斜面模型(描消物體對斜畫壓力為妥一的臉界條.件)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物體靜止于斜面義< tg 物體沿斜面加速下滑a=g(sin cos )/ 4.輕純、桿模型純只能受拉力,桿能沿桿方向的拉、壓、橫向及任意方向的力;)時才沿桿方向低點時的速度,桿的拉力 若小球帶電呢最高點時桿對球的作用力;最如圖:桿對球的作用力由運動情況決定只有=arctg(552VA =,62gR>12mgR= mvB 2Vb= 2gR_E_假設(shè)單b下擺,最低點的速度Vb= v2gR R1 ,c 1 ,c整體下按 2mgR=mg +- m

11、vA - mvBVb 2VaVA=j5gR ; Vb所以一 AB枉Xt且做正功,.AB枉對一幺做負(fù)一功一(1) 5.通過輕繩連接的物體在沿繩連接方向(一可宜一可曲一 K具有共同的一V一和.島特別注意:兩物體不在沿繩連接方向運動時,先應(yīng)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(guān)系式,被拉直瞬間,沿繩方向的速度突然消失,此瞬間過程存在能量的損失。討論:若作圓周運動最高點速度 丫0<7砥,運動情況為先平拋,繩拉直時沿繩方向的速v1.0可編輯可修改67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純時:先自由落體,在

12、純瞬間拉緊(沿繩方向的速度消失)有能量損失(即V1突然消 失),再V2下擺機械能守恒例:擺球的質(zhì)量為mi從偏離水平方向30。的位置由靜釋放,設(shè)繩子為理想輕純,求:小球運動到最低點A時繩子不受到的拉力是多少<1 /<5,超重一匕.”曜 系統(tǒng)的重由F上有向上或向卜的加速度(或止上 向上超重(加速向上或減速問卜失工,重模型心圖j在豎直 O(D方向;方向的分量ay)F=m(g+a);向卜失重(加速向卜或減速上升)F=m(g-a)難點:一個物體的運動導(dǎo)致系統(tǒng)重心的運動1至IJ 2至I 3過程中(1、3除外)超重狀態(tài)純男斷后臺f稱 小 數(shù) j三運動上一"系統(tǒng)重心對下加速用同體積的水去

13、補充斜面對地面的壓力卷:地面對斜面摩擦力川£二: 圖9導(dǎo)致系統(tǒng)重心如何運動 6.碰撞模型:1J兩個相當(dāng)重要典型的物理模型鐵木球的FP口 m,后面的動量守恒中專題講解 7.子彈打擊木塊模型:v1.0可編輯可修改 8.人船模型:一個原來處于靜止?fàn)顟B(tài)的系統(tǒng),在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對運動的過程中,S= M s dm M在此方向遵從動量守恒方程:mv=MV ms=MS;位移關(guān)系方程s+S=dM/m=L/L m載人氣球原靜止于高h(yuǎn)的高空,氣球質(zhì)量為M,人的質(zhì)量為m.若人沿純梯滑至地面,則 純梯至少為多長77 9.彈簧振子模型:F=-Kx (X、F、a、v、A、T、f、&、Ep等量的變化規(guī)律)水平

14、型或豎直型 10.單擺模型:T=2 即(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(zhì)中各質(zhì)點只在平衡位置附近振動 并不隨波遷移。各質(zhì)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=波在這段距離內(nèi)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(zhì)傳播到另一種介質(zhì),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(zhì)點的振動方向(同側(cè)法) 知波速和波形畫經(jīng)過A 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:一軸、二線、三斜率、四面積、五截距、明確:點、

15、線、面積、斜率、截距、交點的含義中學(xué)物理中重要的圖象v1.0可編輯可修改運動學(xué)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(xué)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(nèi)電阻時要畫U-I圖;用單擺測重力加速度時要畫的圖等。在各類習(xí)題中出現(xiàn)的圖象:如力學(xué)中的 F-t圖、電磁振蕩中的q-t圖、電學(xué)中的P-R 圖、電磁感應(yīng)中的-t圖、E-t圖等。模型法常常有下面三種情況(1) “對象模型”:即把研究的對象的本身理想化.用來代替由

16、具體物質(zhì)組成的、代表研究對象的實體系統(tǒng),稱為對象模型(也可稱為概 念模型),實際物體在某種條件下的近似與抽象,如質(zhì)點、光滑平面、理想氣體、理想電表等;常見的如“力學(xué)”中有質(zhì)點、點電荷、輕繩或桿、輕質(zhì)彈簧、單擺、彈簧振子、彈性 體、絕熱物質(zhì)等;(2)條件模型:把研究對象所處的外部條件理想化.排除外部條件中干擾研究對象運動 變化的次要因素,突出外部條件的本質(zhì)特征或最主要的方面,從而建立的物理模型稱 為條件模型.(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。

17、有些題目所設(shè)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,忽 略次要因素,恰當(dāng)?shù)膶?fù)雜的對象或過程向隱含的理想化模型轉(zhuǎn)化,就能使問題得以 解決。解決景審視物理情景1、勾建物理模型I7?;癁閿?shù)學(xué)問題IT還原為物理結(jié)論I 物理 問題的一般方法可歸納為以下幾個環(huán)節(jié): 88v1.0可編輯可修改原始的物理模型可分為如下兩類:對象模型(質(zhì)點、輕桿、輕繩、彈簧振子、單擺、理想氣體、點電 物理模型I荷、理想電表、理想變壓器、勻強電場、勻強磁場、點光源、光線、原子模型等)物理解題方法:如整體法、假設(shè)法、極限法、逆向思維法、物理模型法、等效法、物 理圖像法等.A.知識分類舉要f 力的瞬時性(產(chǎn)生a)

18、 F=ma運動狀態(tài)發(fā)生變化牛頓第二定律'1 .力的三種效應(yīng):時間積累效應(yīng)(沖量)I=Ft、動量發(fā)生變化 動量定理空間積累效應(yīng)(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(nèi)容:物體所受合外力的沖量等于它的動量的變化。公式:F合t = mv - mv (解題時受力分析和正方向的規(guī)定是關(guān)鍵)I=F 合 t=Fiti+F2t 2+-= p=P末-P 初=mv末-mv 初動量守恒定律:內(nèi)容、守恒條件、不同的表達式及含義:P P ; P 0; Pl - P2內(nèi)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

19、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(yuǎn)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,該階段系統(tǒng)動量守恒,99v1.0可編輯可修改即:原來連在一起的系統(tǒng)勻速或靜止 (受合外力為零),分開后整體在某階段受合外 . 1 - 1 -i- -li-i - -11- - 1 -i. .- - 1- - - - - - - - - - - - - - -.i - - - - - -

20、 - - - - -.i - - 一力仍為妥,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= Pl' +B' 或 mVi + miV2= mM' +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')P= 0(系統(tǒng)總動量變化為0)P= P,(兩物體動量變化大小相等、方向相反)如果相互作用的系統(tǒng)由 兩個物體構(gòu)成,動量守恒

21、的實際應(yīng)用中的具體表達式為''mvi+mv2=miVi m2V2; 0=miVi+mv2 mv+mv2=(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(-P),是導(dǎo)致物體靜止或反向運動的臨界條件。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(fù),再把矢量運算簡化為代數(shù)運算。,引入正負(fù)號轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算。不注意正方向的設(shè)定,往往得出錯誤結(jié)果。一旦方向搞錯,問題不得其解相對性:所有速度必須是相對同一慣性參照系。

22、同時性:vi、v2是相互作用前同一時刻的速度,vi'、v2'是相互作用后同一時刻的速度。解題步驟:選又t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(jié)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(guān)系;動量守恒定律說的是存在內(nèi)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1011v1.0可編輯可修改量的矢量和保持不變的關(guān)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(yīng)同時滿足:m1Vl m2v2 m1Vlm2V

23、2 1212_mVi_m2V22212 12-m1Vl- m2V2 (2)2m1Ek: . 2m2EK: , 2m1E . 2m2E'K'112i1:222'2'2P1 P2 P1 P22ml 2m2 2ml 2m2V1V2(m1 m2)V1 2m2V2m m2當(dāng) m_V_2 2(m2 m1)V2 2m1VlV10時(m 1 m 2 )v 1m1 m22 m1 V1 mjm?m m2(這個結(jié)論最好背下來,以后經(jīng)常要用到。)討論:一動一靜且二球質(zhì)量相等時的彈性正碰:速度交換大碰小一起向前;質(zhì)量相等,速度交換;小碰大,向后返。原來以動量(P)運動的物體,若其獲得等大

24、反向的動量時,是導(dǎo)致物體靜止或反向運動的臨界條件。1 C.二動二靜彈性碰撞規(guī)律二,即mV2=0 ; -m2V;=0代入(1)、(2)式2解得:Vi'= 2vi (主動球速度下限)V 2'=,mV1 (被碰球速度上m1 m2m1 m2限)討論(1):當(dāng) m>m 時,vi'>0 , V2'>0 v 1'與 vi 方向一致;當(dāng) m>>m時,V1' =v1,V2'2vi (高射炮打蚊子)當(dāng)m=m時,vi'=0 , V2'=v 1即m與m交換速度當(dāng) m<m時,vi'<0 (反彈),V

25、2'>0 v 2'與 vi 同向;當(dāng) m<<m時,vi' =-v1,V2' = 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1111v1.0可編輯可修改A.初速度V1一定,當(dāng) m>>m時,V2' =2v1B .初動量pi一定,由2m1mi2V1S'=m2V2'=2 m1Vlm1m2,可見,當(dāng)m<<m時,p2'1212-2mv1=2p1C初動能Eki一定,當(dāng)m=m 時,Ek2' = E K1完全非彈性碰撞應(yīng)滿足:m1Vl m2V2 (m1m2)v11

26、E 損一m1Vl-m2V2221 (m1 m2)v 22mMm2V2V m m21 mim2(v1V2)22 m1m2 一動一靜的完全非彈性碰撞(子彈打擊木塊模型)是高中物理的重點。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(m1 m2)v vm1V1m m2(主動球速度上限,被碰球速度下限)12一m1Vl21 .(m12、,2m2 )vmM21 ,(m1 22、.2m mzMm2 )v 2(m m2)m212mw(m1 m2) 2m22 EEk1mm2討論:E損可用于克服相對運動時的摩擦力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能E損=fd 相_ 12 一 1 ,相-mv

27、0 (m M)v22'22mMv 02(m M)2mMv02mMv 02(m M)f 2 g(m M)也可轉(zhuǎn)化為彈性勢能;轉(zhuǎn)化為電勢能、電能發(fā)熱等等;(通過電場力或安培力做功)(m1 - m2)v1m/ov主m1 m2由上可討論主動球、被碰球的速度取值范圍m1V02m1V1v被m m2 m m2“碰撞過程”中四個有用推論v1.0可編輯可修改推論一:彈性碰撞前、后,雙方的相對速度大小相等,即:U2 Ul=ui U2推論二:當(dāng)質(zhì)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A證明:完全非

28、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= mi u 12+ m2 u 22 miui2 miu222222I ,由動重寸包的表達式中得:u 2= (miui+mu 2mui)m2代入上式可將機械能的損失 E表為ui的函數(shù)為: e=成(小電)ui2mi(mi1_m22)ui+( mu i2+ m u22)( m ui+m u 2)22m2m2222m2這是一個二次項系數(shù)小于零的二次三項式,顯然:當(dāng)ui=U2=a±?二時,mi m2即當(dāng)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Em=Lm u2+上m2 u 22 i加 m2)(Jm-)2222m1m2子

29、彈打木塊模型1 物理學(xué)中最為典型的碰撞模型.(二定要掌握.)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i3i3v1.0可編輯可修改況的臨界情況是:當(dāng)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(shè)質(zhì)量為m的子彈以初速度V0射向靜止在光滑水平面上的質(zhì)量為 M的木塊,并留在木塊中不再射出,子彈鉆入木塊深度為do求木塊對子彈的平均阻力的大小和該過程中木塊前也1414進的距離。解析:子彈和木塊最后共同運動,相當(dāng)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)損失的動能全部轉(zhuǎn)化為

30、系統(tǒng)的內(nèi)能。 設(shè)平均阻力大小為f ,設(shè)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對木塊用動能定理:f s21212mvo mv 22Mv 2、相減得:f1 22mv0212 Mm 2-M m v v022 M m至于木塊前進的距離S2,可以由以上、相3 mS2M m d比得出: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(yīng)該等于系統(tǒng)內(nèi)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(zhuǎn)化為內(nèi)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(guān),所以這里應(yīng)該用路程

31、,而不是用位從牛頓運動定律.和運動學(xué)公式出發(fā)i也可以得一出同樣的結(jié)論9.試試推理。由于子彈和木塊都在包力作用下做勻變速運動,位移與平均速度成正比:v1.0可編輯可修改s2 dV0v / 2V0V d v0Mmm,S2dS2v / 2v s2 V mM m一般情況下M m ,所以S2<<d0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,Mm 2全過程動能的損失量可用公式:Ek 行 v0 當(dāng)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)

32、動量仍然守恒,系統(tǒng)動能損失仍然是AE=f d (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 £的大小。做這類題目時一定要畫好示意圖,把各種數(shù)量關(guān)系和速度符號標(biāo)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 歹!J 式。特別要注意各種能量間的相互轉(zhuǎn)化3.功與能觀點:求功方法單位:J ev= X10-19J 度-kwhuX 106J 1u=。力學(xué):W = Fs cos(適用于包力功的計算)理

33、解正功、零功、負(fù)功功是能量轉(zhuǎn)化的量度W=P-t (p=w =FS=Fv)功率:P= W (在t時間內(nèi)力對物體做功的平均功率)Pt tt=Fv(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)1515v1.0可編輯可修改動能:EK=-mv2 -p重力勢能Ep = mgh (凡是勢能與零勢能面的選擇有關(guān))2 2m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=WlW+ W+W=Ek = E k2 & = 1mV22 .!mV1222Wr為外力所做功的代數(shù)和.(W可以不同的性質(zhì)力做功)外力既可以有幾個外力同

34、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。 n . 1=1 j"一 一1.一1 hij功是能量轉(zhuǎn)化的量度(最易忽視)主要形式有:I慣穿整個高中物理的主線“功是能量轉(zhuǎn)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增量由重力做的功來量度:W= - AEp,這就是勢能定理。與勢能相關(guān)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(guān),只 與始末位置有關(guān).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 電勢能的變化分子力的功-量度-分子勢能的變化合外力的

35、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(nèi)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(nèi)能。f d=Q (d為這兩個物體間相對移動的路程)。熱學(xué):A E=Q+VV熱力學(xué)第一定律)。電學(xué): Wab= qB= F電dE=qEcE動能(導(dǎo)致電勢能改變)W Q* UIt =I 2Rt=L2t/RQ =I2Rt1616v1.0可編輯可修改E=I(R+r)=u 外+u 內(nèi)=u外+卜 P電源 t =uIt+E 其它 P 電源=IE=I U +I 2Rt。磁學(xué):安培力功W F安d=BILd內(nèi)能(發(fā)熱)B上VLd

36、Nd RR。光學(xué):單個光子能量 E= hT一束光能量E總=NhT (N為光子數(shù)1818目) 1 光電效應(yīng)Ekm -mvm=hT-W躍遷規(guī)律:hT=E-E初 輻射或吸收光2子。原子:質(zhì)能方程:E= mCA E= A mC2注意單位的轉(zhuǎn)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(nèi)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(zhuǎn)化角度)只發(fā)生動能與勢能 之間的相互轉(zhuǎn)化?!爸挥兄亓ψ龉Α笨?“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(rèn)為是“只有重力做功”。列式形式:E尸國先要確定零勢面)P減(

37、或增尸E增(或減)E a減(或增尸Eb增(或減)1 212mgh + mV1 mgh2 mV2 或者 日減=E 增2 2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(nèi)能(發(fā)熱) 4.功能關(guān)系:功是能量轉(zhuǎn)化的量度。有兩層含義:(1)做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程,(2)做功的多少決定了能轉(zhuǎn)化的數(shù)量,即:功是能量轉(zhuǎn)化的量度強調(diào):功是一種過程量,它和一段位移(一段時間)相對應(yīng);而能是一種狀態(tài)量,它與一個時刻相對應(yīng)。兩者的單位是相同的(都是J),但不能說功就是能,也丕能說“功.目匕.2. .做功的過程是物體能量的轉(zhuǎn)化過程,做了多少功,就有多少能量發(fā)生了變化, 功

38、是能量轉(zhuǎn)化的量度.(1)動能定理合外力對物體做的總功=物體動能的增量.即1212LLLW合2mv22mv1Ek2 Ek1Ek與能關(guān)做 致之關(guān)勢變 勢相力功導(dǎo)與相的能化重力重力對物體所做的功二物體重力勢能增量的負(fù)值.即 W=Ep1Ep2= -A Ep重力做正功,重力勢能減少;重力做負(fù)功,重力勢能增加.彈簧彈力彈力對物體所做的功二物體彈性勢能增量的負(fù)值.即 W彈力二日Ep2= A Ep彈力做正功,彈性勢能減少;彈力做負(fù)功,彈性勢能增加.分子力分子力對分子所做的功=分子勢能增量的負(fù)值電場力電場力對電荷所做的功=電荷電勢能增量的負(fù)值電場力做正功,電勢能減少;電場力做負(fù)功,電勢能增加。注意:電荷的正負(fù)及

39、移動方向.(3)機械能變化原因除重力(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VF=E2-E1=AE當(dāng)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和彈簧的彈力做功的物體系內(nèi),動能和勢能可以互 相轉(zhuǎn)化,但機械的總量保持不變.即EK2+EP2 = EK1 + EP1,1 mv12 mgh1 1 mv2 mgh2 或 EK =A E靜摩擦力做功的特點(1)靜摩擦力可以做正功,也可以做負(fù)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(zhuǎn)移,而沒有機械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化,靜摩擦力只起著傳遞機械能的作用;v1.0可編輯可修改

40、(3)相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi),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“摩擦所產(chǎn)生的熱”(1)滑動摩擦力可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功;=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(nèi),一對滑動摩擦力對系統(tǒng)所做功的和總 - -1 1- -J!- - "1 - >1 - -aii- - - -J-表現(xiàn)為負(fù)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(zhuǎn)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(fù)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點(1)作用力做正功時,反作用力可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不

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