物理动量能量专题课件.pptx
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- 物理 动量 能量 专题 课件
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1、 序序 动量和能量是贯穿高中物理的主要知识和动量和能量是贯穿高中物理的主要知识和重要内容,它可以渗透于力学、热学、光学、重要内容,它可以渗透于力学、热学、光学、电(电磁)学、原子物理学等各个部分,是解电(电磁)学、原子物理学等各个部分,是解决物理问题的重要观点。适当情况下用动量和决物理问题的重要观点。适当情况下用动量和能量的观点来解题,会更快捷、更有效。用动能量的观点来解题,会更快捷、更有效。用动量和能量的观点来处理问题是高考的重点、热量和能量的观点来处理问题是高考的重点、热点,所出题目的综合性强、对学生能力要求高,点,所出题目的综合性强、对学生能力要求高,分值比例大分值比例大,被认为是被认为
2、是“输不起输不起”题目。题目。观点内容观点内容动量观点动量观点u动量定理动量定理u动量守恒定律动量守恒定律u动能定理动能定理u机械能守恒定律机械能守恒定律u功能关系功能关系u能量守恒定律能量守恒定律能量观点能量观点mPEk22 知识准备知识准备一、动能和动量一、动能和动量 动能和动量都是描述物体运动状态的物理量动能和动量都是描述物体运动状态的物理量 动能:动能: 动量:动量: 二者量值关系二者量值关系 : 区别:动能是标量,动量是矢量区别:动能是标量,动量是矢量动能的变化量:动能的变化量:动量的变化量:矢量式动量的变化量:矢量式 12kkkEEE12PPP221mvEkmvP kmEP2二、动
3、量定理与动能定理二、动量定理与动能定理1、动量定理、动量定理l内容:物体所受合外力的冲量等于物体在对应过程中内容:物体所受合外力的冲量等于物体在对应过程中动量的变化量动量的变化量l研究对象:单体为主研究对象:单体为主l常用于:恒力、变力、长时间、短时间常用于:恒力、变力、长时间、短时间l表达式:矢量式表达式:矢量式亦可表示为:亦可表示为: 牛二定律的另一种表达形式牛二定律的另一种表达形式l明显优势:不涉及加速度,涉及时间、速度明显优势:不涉及加速度,涉及时间、速度l应用注意:研究过程中研究对象所受的力的冲量应用注意:研究过程中研究对象所受的力的冲量12mvmvPtF合tPF_2、动能定理、动能
4、定理l内容:合外力对物体做的功等于物体在对应过程中动内容:合外力对物体做的功等于物体在对应过程中动能的变化量能的变化量l研究对象:单体为主研究对象:单体为主l常用于:直、曲线运动,恒、变力做功,连续、间断常用于:直、曲线运动,恒、变力做功,连续、间断作用作用l表达式:表达式:l明显优势:明显优势:不涉及加速度,涉及位移、速度不涉及加速度,涉及位移、速度l应用注意:应用注意:研究过程中研究对象所受力所做的功研究过程中研究对象所受力所做的功12kkEESFW合合三、机械能守恒定律及动量守恒定律三、机械能守恒定律及动量守恒定律1、机械能守恒定律、机械能守恒定律l内容:若只有重力或弹力(弹簧)做功,没
5、有其他力内容:若只有重力或弹力(弹簧)做功,没有其他力做功或其他力做功代数和为零的情况下,物体(系)做功或其他力做功代数和为零的情况下,物体(系)动能和势能(重、弹)相互转化,总机械能不变动能和势能(重、弹)相互转化,总机械能不变l表达式:表达式:E初初= E末末 或或 E增增= E减减 或或 EA增增= EB减减l条件判定:条件判定:1)分析力做功情况判定)分析力做功情况判定 2)分析能量转化情况判定)分析能量转化情况判定 3)题中信息判定)题中信息判定2、动量守恒定律、动量守恒定律l内容:系统不受外力或所受外力之和为零,则系统总内容:系统不受外力或所受外力之和为零,则系统总动量保持不变动量
6、保持不变l表达式:表达式:m1v1+m2v2=m1v1I+m2v2I(矢量式)(矢量式) 或或P总总=PI总总 或或P1增增=P2减减l条件判定:条件判定:1)系统不受外力或所受外力之和为零)系统不受外力或所受外力之和为零2)系统某一方向上不受外力或所受外力之和为零)系统某一方向上不受外力或所受外力之和为零3)强相互作用(内力很大、作用时间及短)强相互作用(内力很大、作用时间及短)四、功能关系四、功能关系l内容:做功过程一定伴随有能量的转化,即做功过程内容:做功过程一定伴随有能量的转化,即做功过程就是能量转化的过程,做了多少功就有多少就是能量转化的过程,做了多少功就有多少的的能量发生转化能量发
7、生转化l常用功能关系:常用功能关系:1、重力做功、重力做功 重力势能变化重力势能变化2、弹力(弹簧)做功、弹力(弹簧)做功 弹性势能变化弹性势能变化3、分子力做功、分子力做功 分子势能变化分子势能变化4、电场力做功、电场力做功 电势能变化电势能变化5、合外力做功、合外力做功 动能变化动能变化 (动能定理动能定理)pGEWpFEWpEW分pABEWkFEW合6、除重力和弹力(弹簧)外其他力做功、除重力和弹力(弹簧)外其他力做功 机械能机械能 变化变化 7、滑动摩擦力及介质阻力做功、滑动摩擦力及介质阻力做功 系统系统内能变化(生热)内能变化(生热)8、安培力做功、安培力做功 感应电路电能变化感应电
8、路电能变化 一定要注意功的正、负与对应能量增、减的关系一定要注意功的正、负与对应能量增、减的关系 机其他EW相对路程fSWf电安EWF内EWf五、能量守恒定律五、能量守恒定律l内容:能量既不能凭空产生,也不能凭空消失;它只内容:能量既不能凭空产生,也不能凭空消失;它只能从一种形式转化为其他形式,或从一个物体转移到别能从一种形式转化为其他形式,或从一个物体转移到别的物体;在转化和转移的过程中其总量保持不变的物体;在转化和转移的过程中其总量保持不变l表达式:表达式: E增增=E减减 E初初=E末末l应用注意:研究过程中研究对象所涉及的所有能量应用注意:研究过程中研究对象所涉及的所有能量 技巧方法技
9、巧方法解题步骤思路及优选策略解题步骤思路及优选策略一、步骤思路一、步骤思路1、仔细审题、仔细审题 2、确定研究对象,运动过程分析、确定研究对象,运动过程分析3、正确先用观点列方程式求解、正确先用观点列方程式求解4、检查验证、检查验证二、策略选择二、策略选择1、牛顿运动定律及运动学公式、牛顿运动定律及运动学公式 一般在研究物体所受力的瞬时作用与物体运动的关一般在研究物体所受力的瞬时作用与物体运动的关系时或物体受恒力作用又系时或物体受恒力作用又直接涉及直接涉及运动中的加速度时运动中的加速度时首选首选2、动量定理、动量定理 在不涉及加速度,涉及运动时间或初末速度,特别在不涉及加速度,涉及运动时间或初
10、末速度,特别是冲击问题是首选是冲击问题是首选3、动能定理、动能定理 在不涉及加速度、时间而涉及力、位移、速度时首在不涉及加速度、时间而涉及力、位移、速度时首选特别是含变力做功求位移、速度问题选特别是含变力做功求位移、速度问题4、机械能守恒定律、机械能守恒定律 在满足守恒条件且又不涉及运动时间时首选在满足守恒条件且又不涉及运动时间时首选5、动量守恒定律、动量守恒定律 在研究对象是两个或两个以上物体,不涉直接及时在研究对象是两个或两个以上物体,不涉直接及时间又满足动量守恒条件时首选;尤其是强相互作用过程间又满足动量守恒条件时首选;尤其是强相互作用过程6、特殊情景模型、特殊情景模型 如:涉及相对位移
11、(路程)时优先考虑能量守恒及功如:涉及相对位移(路程)时优先考虑能量守恒及功能关系(系统克服摩擦力做的功等于机械能的减少量等能关系(系统克服摩擦力做的功等于机械能的减少量等于系统产生的内能);再如系统内物体相互作用过程一于系统产生的内能);再如系统内物体相互作用过程一般用到般用到“两个守恒两个守恒”,但要注意是否满足动量守恒条件,但要注意是否满足动量守恒条件等等7、功能关系、能量守恒要时刻紧记、功能关系、能量守恒要时刻紧记 例题透析例题透析例、如图所示,质量为例、如图所示,质量为1kg的小物块以的小物块以5m/s的初速度滑的初速度滑上一块原来静止在水平面上的木板,木板质量为上一块原来静止在水平
12、面上的木板,木板质量为4kg,木,木板与水平面间的动摩擦因数为板与水平面间的动摩擦因数为0.02,经时间,经时间2s后,小物后,小物块从木板另一端以块从木板另一端以1m/s相对于地的速度滑出相对于地的速度滑出g=10m/s2,求:求: (1)小物块与木板间的动摩擦因数。)小物块与木板间的动摩擦因数。 (2)这一过程中木板的位移。)这一过程中木板的位移。 (3)此过程中因摩擦增加的内能。)此过程中因摩擦增加的内能。 V0解析:(解析:(1)对小物块由)对小物块由动量定理动量定理得得 mg1t = mv0mv1 解解 得得1=0.2 (2)小物块和木板组成的)小物块和木板组成的系统系统由由动量定理
13、动量定理得得 (M+m)g2t=mv0mv1Mv 解得解得v=0.5m/s 此过程木板做匀加速运动此过程木板做匀加速运动 所以有所以有 (3)由能量守恒得由能量守恒得JMvmvmvQ5 .1121212122120mtvS5 . 02 V0 V0 V0BQ V0E V0 V1 V0 V1例、例、 如图所示,光滑水平面上质量为如图所示,光滑水平面上质量为m1=2kg的物的物块以块以v0=2m/s的初速冲向质量为的初速冲向质量为m2=6kg静止的光滑静止的光滑圆弧面斜劈体。求:圆弧面斜劈体。求:1. 物块物块m1滑到最高点位置时,二者的速度;滑到最高点位置时,二者的速度;2. 物块物块m1从圆弧面
14、滑下后,二者速度从圆弧面滑下后,二者速度3. 若若m1= m2物块物块m1从圆弧面滑下后,二者速度从圆弧面滑下后,二者速度m1m2v0222211201212121VmVmVm解解:(:(1)由动量守恒定律得由动量守恒定律得m1V0=(m1+m2)V V= m1V0 / (m1+m2) =0.5m/s(2)再)再由机械能守恒定律由机械能守恒定律smVmmmVsmVmmmmV/1262222/12626202112021211(3)若)若m1= m2 代入上问结论式得:代入上问结论式得: v1 = 0 v2=2m/s例、如图所示,水平光滑地面上停放着一辆小车,左侧靠在竖例、如图所示,水平光滑地面
15、上停放着一辆小车,左侧靠在竖直墙壁上,小车的四分之一圆弧轨道直墙壁上,小车的四分之一圆弧轨道AB是光滑的,在最低点是光滑的,在最低点B与水平轨道与水平轨道BC相切,相切,BC的长度是圆弧半径的的长度是圆弧半径的10倍,整个轨道倍,整个轨道处于同一竖直平面内。可视为质点的物块从处于同一竖直平面内。可视为质点的物块从A点正上方某处无点正上方某处无初速下落,恰好落入小车圆弧轨道滑动,然后沿水平轨道滑行初速下落,恰好落入小车圆弧轨道滑动,然后沿水平轨道滑行至轨道末端至轨道末端C处恰好没有滑出。已知物块到达圆弧轨道最低点处恰好没有滑出。已知物块到达圆弧轨道最低点B时对轨道的压力是物块重力的时对轨道的压力
16、是物块重力的9倍,小车的质量是物块的倍,小车的质量是物块的3倍,倍,不考虑空气阻力和物块落入圆弧轨道时的能量损失。求:不考虑空气阻力和物块落入圆弧轨道时的能量损失。求:物块开始下落的位置距水平物块开始下落的位置距水平轨道轨道BC的竖直高度是圆的竖直高度是圆 弧半弧半径的几倍;径的几倍;物块与水平轨道物块与水平轨道BC 间的间的动摩擦因数动摩擦因数。 A BC(1)设物块的质量为)设物块的质量为m,其开始下落处的位置距,其开始下落处的位置距BC的的竖直高度为竖直高度为h,到达,到达B点时的速度为点时的速度为v,小车圆弧轨道半,小车圆弧轨道半径为径为R。由。由机械能守恒定律机械能守恒定律,有,有
17、根据根据牛顿第二定律牛顿第二定律; 解得解得h=4R 即物块开始下落的位置距水平轨即物块开始下落的位置距水平轨道道BC的竖直高度是圆弧半径的的竖直高度是圆弧半径的4倍。倍。(2)设物块与)设物块与BC间的滑动摩擦力的大小为间的滑动摩擦力的大小为F,物块滑,物块滑到到C点时与小车的共同速度为点时与小车的共同速度为v,物块在小车上由,物块在小车上由B运动运动到到C的过程中小车对地面的位移大小为。依题意,小的过程中小车对地面的位移大小为。依题意,小车的质量为车的质量为3m,BC长度为长度为10R。由滑动摩擦定律,有。由滑动摩擦定律,有F=mg 由由动量守恒定律动量守恒定律,有,有 对物块、小车分别应
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