高中物理竞赛 保守力的功课件.ppt

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1、例：已知地球质量为例：已知地球质量为M，半径为，半径为R，一质量为，一质量为m的火箭从地面的火箭从地面上升到距地面高度为上升到距地面高度为2R处。在此过程中，地球引力对火箭的功处。在此过程中，地球引力对火箭的功为为 。解：保守力的功等于势能的减少解：保守力的功等于势能的减少例：一弹簧原长，倔强系数，其一端固定在半径为的半圆环的端点，另一端与一套在半圆环上的小环相连，在把小环由半圆环中点在把小环由半圆环中点B移到另一端移到另一端C的的过程中过程中，弹簧的拉力对小环所作的功为J。BOCAR 解：根据保守力的功解：根据保守力的功等于相应势能的减少：等于相应势能的减少：例例3、如图，一质量为、如图，一

2、质量为m的物体，位于质量可以忽略的直立弹簧的物体，位于质量可以忽略的直立弹簧正上方高度为正上方高度为h处，该物体从静止开始落向弹簧，若弹簧的屈处，该物体从静止开始落向弹簧，若弹簧的屈强系数为强系数为k,不考虑空气阻力，则物体可能获得的最大动能是不考虑空气阻力，则物体可能获得的最大动能是 (A)mgh(B)(C)(D)解：解：1、选、选m和弹簧为研究对象，系统的平衡位置为势能零和弹簧为研究对象，系统的平衡位置为势能零点点 ，根据机械能守恒定律，根据机械能守恒定律选：Cmh例例4、质量为、质量为100kg的货物，平放在卡车底板上，卡车以的货物，平放在卡车底板上，卡车以 的加速度启动。货物与卡车底板

3、无相对滑动，则在开始的的加速度启动。货物与卡车底板无相对滑动，则在开始的4秒钟秒钟内摩擦力对货物做的功内摩擦力对货物做的功W=。解：由动能定理：解：由动能定理：0639例例5：已知如图：已知如图：将将m沿斜面拉高了沿斜面拉高了h，物与面间摩物与面间摩擦系数为擦系数为，摩擦力在此过程中所作的功，摩擦力在此过程中所作的功解：根据功的定义解：根据功的定义例6：如图所示，一质点在几个力的作用下，沿半径为的圆周运动，其中一个力是恒力，方向始终沿轴正向，即，当质点从点沿逆时针方向走过当质点从点沿逆时针方向走过3/4圆周到达时圆周到达时，所作的功为。OBAXR解:由功的定义:0082例例7：一辆水平运动的装

4、煤车，以速率：一辆水平运动的装煤车，以速率 从煤斗下面通过，每单从煤斗下面通过，每单位时间内有质量为位时间内有质量为 的煤卸入煤车，如果煤车的速率保持不变，的煤卸入煤车，如果煤车的速率保持不变，煤车与钢轨间摩擦忽略不计，试求：煤车与钢轨间摩擦忽略不计，试求：(1)牵引煤车的力的大小；牵引煤车的力的大小；(2)牵引煤车所需功率的大小；牵引煤车所需功率的大小；(3)牵引煤车所提供的能量中有多少转化为煤的动能？牵引煤车所提供的能量中有多少转化为煤的动能？解：解：(1)以煤车和以煤车和t内卸入车内内卸入车内的煤为研究对象，水平方向煤的煤为研究对象，水平方向煤车受牵引力车受牵引力F的作用，由动量的作用，

5、由动量定理：定理：求出：单位时间内牵引煤车提供的能量为：单位时间内牵引煤车提供的能量为：即有即有50%的能量转变为煤的动能的能量转变为煤的动能(3)单位时间内煤获得的动能：单位时间内煤获得的动能：(2)例例8：一长为：一长为l，质量为质量为m的匀质连条，放在光滑的桌面上，若其的匀质连条，放在光滑的桌面上，若其长度的长度的1/5悬挂于桌边下，将其悬挂于桌边下，将其慢慢慢慢拉回桌面，需做功拉回桌面，需做功 。解：根据功能原理：解：根据功能原理：选链条为研究对象，桌面为势能零点选链条为研究对象，桌面为势能零点例例9:已知如图，已知如图，O点为弹簧原长处，点为弹簧原长处，A点为物体点为物体C的平衡位置

6、，的平衡位置，如果在一外力作用下，物体由如果在一外力作用下，物体由A点沿斜面向上缓慢移动了点沿斜面向上缓慢移动了2x 距距离而达到离而达到B点，则该外力所作的功为点，则该外力所作的功为 。mCAOB解解:选选m为研究对象，原长处为势能零点，根据功能原理：为研究对象，原长处为势能零点，根据功能原理：解法二：选平衡位置为弹性势能零点解法二：选平衡位置为弹性势能零点例10：两个质量为和的小球，在一直线上做完全弹性碰撞，碰撞前两小球的速度分别为和(同向)，在碰撞过程中两球间的最大形变能是(A)(B)(C)(D)解：完全弹性碰撞能量、动量守恒，最大形变有共同的速度得C例小球A和B的质量相同，B球原来静止

7、，A以速度与B作对心碰撞这两球碰撞后的速度和的可能值是(A)，(B)，(C)，(D)，解：根据动量守恒：根据能量守恒：B例11：如图所示，质量分别为和的物体A和B，置于光置于光滑桌面上滑桌面上，A和B之间连有一轻弹簧。另有质量为和的物体C和D分别置于物体A和B之上，且物体A和和C,B和和D之间的之间的摩擦系数均不为零摩擦系数均不为零。首先用外力沿水平方向相向推压A和B，使弹簧被压缩压缩，然后撤掉外力然后撤掉外力，则在A和B弹开的过程中，对A、C、D和弹簧组成的系统(A)动量守恒，机械能守恒。(B)动量不守恒，机械能守恒。()动量不守恒，机械能不守恒。()动量守恒，机械能不一定守恒。DABCD例

8、12：对质点组有以下几种说法：(1)质点组质点组总动量总动量的改变与内力无关。的改变与内力无关。()质点组质点组总动能总动能的改变与内力无关。的改变与内力无关。()质点组质点组机械能机械能的改变与的改变与保守内力保守内力无关。无关。在上述说法中：(A)只有(1)是正确的(B)(1)、(3)是正确的(C)(1)、(2)是正确的(D)(2)、(3)是正确的B例例13：关于机械能守恒条件和动量守恒条件有以下几：关于机械能守恒条件和动量守恒条件有以下几种说法，其中正确的是种说法，其中正确的是(A)不受外力作用不受外力作用的系统，其动量和机械能必然的系统，其动量和机械能必然同时守同时守恒。恒。(B)所受

9、所受合外力为零合外力为零，内力都是保守力的系统，其，内力都是保守力的系统，其机械机械能必然守恒。能必然守恒。(C)不受外力不受外力，而内力都是保守力的系统，其动量和机，而内力都是保守力的系统，其动量和机械能必然械能必然同时守恒同时守恒。(D)外力对一个系统做的功为零外力对一个系统做的功为零,则该系统的机械能和则该系统的机械能和动量必然同时守恒动量必然同时守恒.C例14：在水平光滑桌面上，小球射入，而后弹出。圆筒圆筒(包括弹包括弹簧簧)、小球系统在这一过程中、小球系统在这一过程中(A)动量守恒，动能守恒。动量守恒，动能守恒。(B)动量不守恒，机械能守恒。动量不守恒，机械能守恒。(C)动量不守恒，

10、动能守恒。动量不守恒，动能守恒。(D)动量守恒，机械能守恒。动量守恒，机械能守恒。D例例15：两个质量相等、速率相等的粘土球相向碰撞后粘在：两个质量相等、速率相等的粘土球相向碰撞后粘在一起而停止运动，则在此过程中，由这两个粘土组成的系一起而停止运动，则在此过程中，由这两个粘土组成的系统，统，(A)动量守恒，动能也守恒。动量守恒，动能也守恒。(B)动量守恒，动能不守恒。动量守恒，动能不守恒。(C)动量不守恒，动能守恒。动量不守恒，动能守恒。(D)动量不守恒，动能也不守恒。动量不守恒，动能也不守恒。B例例16：光滑水平面上有一轻弹簧，倔强系数为为：光滑水平面上有一轻弹簧，倔强系数为为k,弹簧一端固

11、定弹簧一端固定在在O点，另一端拴一个质量为点，另一端拴一个质量为m的物体，弹簧初始时处于自由伸的物体，弹簧初始时处于自由伸长状态，若此时给物体长状态，若此时给物体m一个垂直于弹簧的初速度一个垂直于弹簧的初速度 如图，则如图，则当物体速率为当物体速率为 时弹簧对物体的拉力时弹簧对物体的拉力f=。Omm俯视图解：解：m受有心力作用其角动量受有心力作用其角动量守恒守恒，设原长为守恒守恒，设原长为l则：则：m弹簧系统机械能守恒弹簧系统机械能守恒解方程得：解方程得：例例 17：地球：地球R=6400m，卫星在，卫星在h=800km的高空圆轨道运行，速的高空圆轨道运行，速度为度为7.5km/s，卫星外侧发

12、生爆炸，其冲量不影响切向速度，卫星外侧发生爆炸，其冲量不影响切向速度 7.5km/s，却给卫星一个指向地心的，却给卫星一个指向地心的 。求这次爆。求这次爆炸后使卫星最高点和最低点位于地面上空多少公里？炸后使卫星最高点和最低点位于地面上空多少公里？(2)爆炸后，卫星、地球系统机械能守恒爆炸后，卫星、地球系统机械能守恒()由牛顿定律由牛顿定律即：将、代入并化简得：解解：(1)爆炸过程前后，卫星对地爆炸过程前后，卫星对地 心的角动量始终守恒心的角动量始终守恒远地点：近地点：Rrm例例18：如图所示，：如图所示，m=4kg的物体，开始物体以的物体，开始物体以 ，在桌，在桌面上转动，其线速度是面上转动，其线速度是4m/s。如将绳缓慢匀速下拉。求绳刚被。如将绳缓慢匀速下拉。求绳刚被拉断时，物体的转动半径拉断时，物体的转动半径R等于多少？绳最多只能承受等于多少？绳最多只能承受600N的的拉力。拉力。解：物体受和外力矩为零，故角解：物体受和外力矩为零，故角动量守恒动量守恒物体作圆周运动物体作圆周运动解方程：解方程：把把F=600N代入代入