第三课时动量和能量 (2)精选文档.ppt

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1、第三课时动量和能量第三课时动量和能量本讲稿第一页，共四十五页第一关第一关:基础关基础关 展望高考展望高考本讲稿第二页，共四十五页基础知识基础知识一一 力学的知识体系力学的知识体系知识讲解知识讲解力学研究的是物体的受力作用与运动变化的关系力学研究的是物体的受力作用与运动变化的关系,以三条线索以三条线索(包括五包括五条重要规律条重要规律)为纽带建立联系为纽带建立联系,如下表所示如下表所示:本讲稿第三页，共四十五页本讲稿第四页，共四十五页二二 解决动力学问题的三个基本观点解决动力学问题的三个基本观点知识讲解知识讲解1.牛顿运动定律结合运动学公式牛顿运动定律结合运动学公式(我们称为力的观点我们称为力的

2、观点),这是解决力学这是解决力学问题的基本思路和方法问题的基本思路和方法,此种方法往往求得的是瞬时关系此种方法往往求得的是瞬时关系.利用此利用此种方法解题必须考虑运动状态改变的细节种方法解题必须考虑运动状态改变的细节.从中学研究的范围来看从中学研究的范围来看,只能用于匀变速运动只能用于匀变速运动(包括直线和曲线运动包括直线和曲线运动).本讲稿第五页，共四十五页2.动量定理和动量守恒定律动量定理和动量守恒定律(动量观点动量观点).3.动能定理和能量守恒定律动能定理和能量守恒定律(能量观点能量观点).这两个观点研究的是物体或系统运动变化所经历的过程中状态的这两个观点研究的是物体或系统运动变化所经历

3、的过程中状态的改变改变,它要求无需对过程是怎样变化的细节深入的研究它要求无需对过程是怎样变化的细节深入的研究,而更关心而更关心的是运动状态变化即改变结果量及其引起变化的原因的是运动状态变化即改变结果量及其引起变化的原因.本讲稿第六页，共四十五页对于不涉及物体运动过程中的加速度对于不涉及物体运动过程中的加速度,而涉及运动时间的问题而涉及运动时间的问题,特别是特别是对于打击对于打击 碰撞一类问题碰撞一类问题,是时间短且冲力随时间变化是时间短且冲力随时间变化,则应用动量则应用动量定理求解定理求解.对于不涉及物体运动过程中的加速度和时间问题对于不涉及物体运动过程中的加速度和时间问题,无论无论是恒力做功

4、还是变力做功是恒力做功还是变力做功,一般都利用动能定理求解一般都利用动能定理求解;如果只有重如果只有重力和弹力做功而又不涉及运动过程的加速度和时间问题力和弹力做功而又不涉及运动过程的加速度和时间问题,则采用机则采用机械能守恒定律械能守恒定律.本讲稿第七页，共四十五页对于碰撞对于碰撞 反冲一类问题反冲一类问题,应用动量守恒定律求解应用动量守恒定律求解.对于相互作用的对于相互作用的两物体两物体,若明确两物体相对滑动的距离若明确两物体相对滑动的距离,应考虑选用能量守恒应考虑选用能量守恒(或功能关系或功能关系)建立方程建立方程.其中要注意应用动量定理其中要注意应用动量定理 动能定理动能定理,动量守恒定

5、律等规律来解题时动量守恒定律等规律来解题时,物体的位移和速度都要相对同物体的位移和速度都要相对同一个参考系一个参考系.一般都统一以地球为参考系一般都统一以地球为参考系.本讲稿第八页，共四十五页第二关第二关:技法关技法关 解读高考解读高考本讲稿第九页，共四十五页解题技法解题技法一一 滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力做功的特点技法讲解技法讲解滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力做功的特点先研究一个实例先研究一个实例:如图所示如图所示,质量为质量为m m的木块以速度的木块以速度v v0 0滑上原来静止的滑上原来静止的质量为质量为M M的木板的木板,木板长为木板长为L,L,木板与木块之间动摩擦因数为木板与木块

6、之间动摩擦因数为,水平地面光滑水平地面光滑.当木块滑到木板的另一端时当木块滑到木板的另一端时,木块和木板的速度木块和木板的速度分别为分别为v v1 1 v v2 2,木板对地的位移为木板对地的位移为s.s.本讲稿第十页，共四十五页在两者相互作用的过程中在两者相互作用的过程中,木块木块m在滑动摩擦力作用下向右做在滑动摩擦力作用下向右做匀减速运动匀减速运动,木板向右做匀加速运动木板向右做匀加速运动,分别对它们用动能定理分别对它们用动能定理.对木块对木块:-mg(L+s)=对木板对木板:mgs=以上两式相加得以上两式相加得:-mgL=整理得整理得:mgL=本讲稿第十一页，共四十五页对上述几个方程进行

7、讨论对上述几个方程进行讨论:式中木块减少的动能分为两部分式中木块减少的动能分为两部分,一部分通过摩擦力对木板做正功一部分通过摩擦力对木板做正功,转移到木板上成为木板的转移到木板上成为木板的动能动能;另一部分通过克服摩擦力做功另一部分通过克服摩擦力做功,转化成系统的内能转化成系统的内能.本讲稿第十二页，共四十五页式中式中,等号右边是木块和木板在运动过程中减少的机械能等号右边是木块和木板在运动过程中减少的机械能,而而系统减少的机械能全部转化为系统的内能系统减少的机械能全部转化为系统的内能,即热量即热量.可见可见,在在这类这类“摩擦生热摩擦生热”的问题中的问题中,系统在相互作用过程中产生的系统在相互

8、作用过程中产生的热能热能(等于减少的机械能等于减少的机械能)等于系统之间的摩擦力和物体相对等于系统之间的摩擦力和物体相对位移的乘积位移的乘积.即即:Q=mgs相对相对.此式可作为一个公式直接应用此式可作为一个公式直接应用.本讲稿第十三页，共四十五页综上所述综上所述,滑动摩擦力做功有以下特点滑动摩擦力做功有以下特点:(1)滑动摩擦力可以对物体做正功滑动摩擦力可以对物体做正功,也可以对物体做负功也可以对物体做负功,还可以还可以不做功不做功(比如物体在有摩擦的地面上滑动时比如物体在有摩擦的地面上滑动时,地面受的摩擦力地面受的摩擦力对地面就不做功对地面就不做功).(2)一对滑动摩擦力做功的过程中一对滑

9、动摩擦力做功的过程中,能量的转化有两种情况能量的转化有两种情况:一是相互摩一是相互摩擦的物体之间有机械能的转移擦的物体之间有机械能的转移;二是机械能转化为内能二是机械能转化为内能,转化为内能的转化为内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积.(3)相互摩擦的系统内相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力所做的功总是负值一对滑动摩擦力所做的功总是负值,其绝对值恰其绝对值恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,即恰等于系统损失的机械能即恰等于系统损失的机械能.本讲稿第十四页，共四十五页典例剖析典例剖析【例【例1】一质量为一质量为M 长为长为L的长方形

10、木板的长方形木板B放在光滑的水平地面放在光滑的水平地面上上,在其左端放一质量为在其左端放一质量为m的小木块的小木块A,mM.现以地面为参考系现以地面为参考系,给给A和和B以大小相等以大小相等 方向相反的初速度方向相反的初速度,如图所示如图所示,使使A开始向开始向右运动右运动,B开始向左运动开始向左运动,但是但是,最后最后A刚好没有滑离刚好没有滑离B板板.求小木求小木块块A向右运动到达的最远处向右运动到达的最远处(从地面上看从地面上看)离出发点的距离离出发点的距离.本讲稿第十五页，共四十五页解析解析 小木块小木块A先向右减速运动到速度先向右减速运动到速度vA=0,后又向左加速直至与后又向左加速直

11、至与木块木块B具有相同速度具有相同速度v2,木块木块B一直向左减速运动直至与一直向左减速运动直至与A具有相具有相同速度同速度v2,以后以后A B以以v2匀速向左运动匀速向左运动,整个过程中木板与木块组成整个过程中木板与木块组成的系统动量守恒的系统动量守恒.由动量守恒定律有由动量守恒定律有:Mv0-mv0=(M+m)v2本讲稿第十六页，共四十五页本讲稿第十七页，共四十五页二二 子弹打击木块模型子弹打击木块模型技法讲解技法讲解1.木块固定木块固定,子弹留在其中子弹留在其中,对子弹有对子弹有:可求得射入的深度可求得射入的深度d.本讲稿第十八页，共四十五页2.木块固定木块固定,子弹穿出子弹穿出.(设木

12、块厚度为设木块厚度为L)对子弹由动能定理得对子弹由动能定理得:由此可求得由此可求得v0.本讲稿第十九页，共四十五页3.木块不固定木块不固定,子弹留在其中子弹留在其中.(设地面光滑设地面光滑)如图所示如图所示,子弹位移为子弹位移为s1,木块位移为木块位移为s2,末速度为末速度为v.本讲稿第二十页，共四十五页本讲稿第二十一页，共四十五页本讲稿第二十二页，共四十五页4.木块不固定木块不固定,子弹最后穿出子弹最后穿出,设穿出时木块速度为设穿出时木块速度为v2,子弹速度为子弹速度为v1,如图所示如图所示.本讲稿第二十三页，共四十五页本讲稿第二十四页，共四十五页典例剖析典例剖析【例【例2】一质量为一质量为

13、M的木块静止于光滑水平地面上的木块静止于光滑水平地面上,一质量为一质量为m的子弹以的子弹以初速度初速度v0射入木块并最终停留在木块中射入木块并最终停留在木块中.在子弹射入木块的过程所在子弹射入木块的过程所受的阻力恒定受的阻力恒定,如图所示如图所示,试求子弹进入木块的过程中系统产生的试求子弹进入木块的过程中系统产生的热量热量Q和木块相对地面的位移大小和木块相对地面的位移大小s1.本讲稿第二十五页，共四十五页本讲稿第二十六页，共四十五页本讲稿第二十七页，共四十五页三三 用动量和能量的观点分析解决问题的基本思路用动量和能量的观点分析解决问题的基本思路技法讲解技法讲解用动量和能量的观点分析解决问题的基

14、本思路用动量和能量的观点分析解决问题的基本思路:用动量和能量的观点分析解决问题时用动量和能量的观点分析解决问题时,应首先判断是否满足动量守恒应首先判断是否满足动量守恒定律和机械能守恒定律的条件定律和机械能守恒定律的条件,这两个守恒定律一般用来求物体在这两个守恒定律一般用来求物体在某状态时的速度某状态时的速度.本讲稿第二十八页，共四十五页若不满足动量守恒定律和机械能守恒定律的条件若不满足动量守恒定律和机械能守恒定律的条件,再从研究对象再从研究对象上分析上分析,若研究的对象是单个物体若研究的对象是单个物体,应优先考虑用动量定理或应优先考虑用动量定理或动能定理动能定理(涉及力和时间的问题用动量定理涉

15、及力和时间的问题用动量定理,涉及力和位移的涉及力和位移的问题用动能定理问题用动能定理);若研究的对象是一个系统若研究的对象是一个系统,或涉及到功能或涉及到功能关系关系,则应考虑从能量守恒定律的角度分析解决则应考虑从能量守恒定律的角度分析解决.总之总之,需要用动量和能量观点处理的题目特点是过程复杂需要用动量和能量观点处理的题目特点是过程复杂 难度大难度大 综合综合性强性强 灵活性高灵活性高,这就要求我们掌握分析解决这类问题的特点和方法这就要求我们掌握分析解决这类问题的特点和方法,切实提高审题能力和过程分析能力切实提高审题能力和过程分析能力.本讲稿第二十九页，共四十五页典例剖析典例剖析【例【例3】

16、如图所示如图所示,光滑轨道上光滑轨道上,小车小车A B用轻弹簧连接用轻弹簧连接,将弹簧将弹簧压缩后用细绳系在压缩后用细绳系在A B上上.然后使然后使A B以速度以速度v0沿轨道向右运沿轨道向右运动动,运动中细绳突然断开运动中细绳突然断开,当弹簧第一次恢复到自然长度时当弹簧第一次恢复到自然长度时,A的的速度刚好为速度刚好为0,已知已知A B的质量分别为的质量分别为mA mB,且且mAmB.求求:本讲稿第三十页，共四十五页(1)被压缩的弹簧具有的弹性势能被压缩的弹簧具有的弹性势能Ep.(2)试定量分析试定量分析 讨论在以后的运动过程中讨论在以后的运动过程中,小车小车B有无速度为有无速度为0的时刻的

17、时刻.本讲稿第三十一页，共四十五页本讲稿第三十二页，共四十五页本讲稿第三十三页，共四十五页第三关第三关:训练关训练关 笑对高考笑对高考本讲稿第三十四页，共四十五页随堂随堂训练训练1.水平传送带以速度水平传送带以速度v匀速运动匀速运动,现将一小工件轻轻放到传送带上现将一小工件轻轻放到传送带上,它将在传送带上滑动一段时间后才与传送带保持相对静止它将在传送带上滑动一段时间后才与传送带保持相对静止,设设工件的质量为工件的质量为m,它与传送带间的动摩擦因数为它与传送带间的动摩擦因数为,在相对滑动过在相对滑动过程中程中()本讲稿第三十五页，共四十五页A.传送带对工件做的功为传送带对工件做的功为B.产生的内

18、能为产生的内能为C.传送带对工件做的功为零传送带对工件做的功为零D.传送带作用于工件的冲量为传送带作用于工件的冲量为mv本讲稿第三十六页，共四十五页解析解析:当工件的速度增为当工件的速度增为v时时,与传送带相对静止与传送带相对静止,此前工件的加速度此前工件的加速度a=g,相对地面的位移相对地面的位移 运动时间运动时间 相对传送带相对传送带落后的距离落后的距离s相对相对=过程中产生的内能过程中产生的内能Q=mgs相相对对=,传送带对工件做的功传送带对工件做的功 (动能动能定理定理),传送带作用于工件的冲量指的是传送带对工件的支持力和摩擦传送带作用于工件的冲量指的是传送带对工件的支持力和摩擦力的冲

19、量的矢量和力的冲量的矢量和,而而mv仅为摩擦力对工件的冲量仅为摩擦力对工件的冲量(也是合外力对工也是合外力对工件的冲量件的冲量).答案答案:AB本讲稿第三十七页，共四十五页2.如图所示如图所示,木块木块A放在木块放在木块B上左侧上左侧,用恒力用恒力F将将A拉到拉到B的右端的右端,第一次将第一次将B固定在地面上固定在地面上,F做功为做功为W1,生热为生热为Q1;第二次让第二次让B可以在光滑地面上自由滑动可以在光滑地面上自由滑动,这次这次F做的功为做的功为W2,生热为生热为Q2,则则应有应有()本讲稿第三十八页，共四十五页A.W1W2,Q1=Q2 B.W1=W2,Q1=Q2C.W1W2,Q1Q2

20、D.W1=W2,Q1lW1W2,因而正确选项为因而正确选项为A.答案答案:A本讲稿第三十九页，共四十五页3.如图所示如图所示,小球小球A和小球和小球B质量相同质量相同,球球B置于光滑水平面上置于光滑水平面上,当球当球A从高为从高为h处由静止摆下处由静止摆下,到达最低点恰好与到达最低点恰好与B相撞相撞,并粘合在一起继并粘合在一起继续摆动续摆动,它们能上升的最大高度是它们能上升的最大高度是()本讲稿第四十页，共四十五页答案答案:C本讲稿第四十一页，共四十五页本讲稿第四十二页，共四十五页答案答案:AB本讲稿第四十三页，共四十五页5.(山东理综山东理综)一个物体静置于光滑水平面上一个物体静置于光滑水平

21、面上,外面扣一质量为外面扣一质量为M的盒子的盒子,如右图所示如右图所示.现现 给盒子一初速度给盒子一初速度v0,此后此后,盒子运动的盒子运动的v-t图图 象呈周期性变化象呈周期性变化,如下图所示如下图所示.请据此求盒请据此求盒 内物体的质量内物体的质量.本讲稿第四十四页，共四十五页解析解析:设物体的质量为设物体的质量为m,t0时刻受盒子碰撞获得速度时刻受盒子碰撞获得速度v,根据动根据动量守恒定律量守恒定律Mv0=mv 3t0时刻物体与盒子右壁碰撞使盒子速度又变为时刻物体与盒子右壁碰撞使盒子速度又变为v0,说明碰撞说明碰撞是弹性碰撞是弹性碰撞 联立联立解得解得m=M(也可通过图象分析得出也可通过图象分析得出v0=v,结合动量守恒结合动量守恒,得出正确结果得出正确结果)答案答案:m=M本讲稿第四十五页，共四十五页