高中物理動量和能量上PPT學習教案

1、會計學1高中物理動量和能量上高中物理動量和能量上一一. 功和能功和能二二. 功能關系功能關系三三. 應用動能定理、動量定理、動量守恒定律應用動能定理、動量定理、動量守恒定律 的的注意點注意點， 例例1 例例2 例例3 例例4 四四. 碰撞的分類碰撞的分類五五. 彈性碰撞的公式彈性碰撞的公式， 例例5綜合應用綜合應用 例例6 96年年21 練習練習1 例例7 例例8 96年年20 練習練習2 練習練習3 練習練習4 練習練習5 練習練習6 練習練習7 例例9 第1頁/共29頁一功和一功和能能功功能能功能功能關系關系功：功：W=FScos （只適用恒力的功）只適用恒力的功）功率功率: :動能：動能

2、：2kmv21E勢能：勢能：mghEp 機械能：機械能：E=EP+EK=mgh+1/2 mv2動能定理：動能定理：202合2121mvmvWt 機械能機械能守恒定律守恒定律2222112121mvmghmvmgh cosFvtWP 功是能量轉化的量度功是能量轉化的量度W=EEp =1/2kx2第2頁/共29頁二二. 功能關系功能關系 -功是能量轉化的量度功是能量轉化的量度重力所做的功等于重力勢能的減少重力所做的功等于重力勢能的減少電場力所做的功等于電勢能的減少電場力所做的功等于電勢能的減少彈簧的彈力所做的功等于彈性勢能的減少彈簧的彈力所做的功等于彈性勢能的減少合外力所做的功等于動能的增加合外力

3、所做的功等于動能的增加只有重力和彈簧的彈力做功，機械能守恒只有重力和彈簧的彈力做功，機械能守恒重力以外的力所做的功等于機械能的增加重力以外的力所做的功等于機械能的增加克服克服一對滑動摩擦力所做的凈功等于機械能的減一對滑動摩擦力所做的凈功等于機械能的減少少 E = fS （ S 為相對位移）為相對位移）克服安培力所做的功等于感應電能的增加克服安培力所做的功等于感應電能的增加第3頁/共29頁三三. 應用動能定理分析一個具體過程時，要做應用動能定理分析一個具體過程時，要做到三個到三個“明確明確”，即，即明確研究對象明確研究對象（研究哪（研究哪個物體的運動情況），個物體的運動情況），明確研究過程明確研

4、究過程（從初（從初狀態(tài)到末狀態(tài)）及狀態(tài)到末狀態(tài)）及明確各個力做功的情況明確各個力做功的情況。還要注意是還要注意是合力合力的功。的功。 應用動量定理、動量守恒定律的注意點：應用動量定理、動量守恒定律的注意點：要注意要注意研究對象的受力分析研究對象的受力分析，研究過程的選研究過程的選擇擇，還要特別注意，還要特別注意正方向的規(guī)定正方向的規(guī)定。 應用動量守恒定律還要注意應用動量守恒定律還要注意適用條件的檢適用條件的檢驗驗。應用動量定理要注意是。應用動量定理要注意是合外力合外力。第4頁/共29頁例例1關于機械能守恒，下面說法中正確的是關于機械能守恒，下面說法中正確的是 A物體所受合外力為零時，機械能一定

5、守恒物體所受合外力為零時，機械能一定守恒B在水平地面上做勻速運動的物體，機械能一定守恒在水平地面上做勻速運動的物體，機械能一定守恒C在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動的物體，機械能一定守恒在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運動的物體，機械能一定守恒D做各種拋體運動的物體，若不計空氣阻力，機械能一定做各種拋體運動的物體，若不計空氣阻力，機械能一定 守恒守恒D練習練習按額定功率行駛的汽車，所受地面的阻力保持不變，則按額定功率行駛的汽車，所受地面的阻力保持不變，則 A汽車加速行駛時，牽引力不變，速度增大汽車加速行駛時，牽引力不變，速度增大B汽車可以做勻加速運動汽車可以做勻加速運動C汽車加速行駛時，加速度逐漸減小，速度逐

6、漸增大汽車加速行駛時，加速度逐漸減小，速度逐漸增大D汽車達到最大速度時，所受合力為零汽車達到最大速度時，所受合力為零C D第5頁/共29頁 例例2. 如圖示的裝置中，木塊與水平面的接觸是光滑的，如圖示的裝置中，木塊與水平面的接觸是光滑的，子彈沿水平方向射入木塊后留在木塊內(nèi)，將彈簧壓縮到子彈沿水平方向射入木塊后留在木塊內(nèi)，將彈簧壓縮到最短，現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象最短，現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象（系統(tǒng)），則此系統(tǒng)在從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮（系統(tǒng)），則此系統(tǒng)在從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮到最短的整個過程中到最短的整個過程中 （ ）A. 動量守恒，機械能守恒動量守恒

7、，機械能守恒B. 動量不守恒，機械能守恒動量不守恒，機械能守恒C. 動量守恒，機械能不守恒動量守恒，機械能不守恒D. 動量不守恒，機械能不守恒動量不守恒，機械能不守恒 D 第6頁/共29頁例例3、 鋼球從高處向下落，最后陷入泥中，如果空鋼球從高處向下落，最后陷入泥中，如果空氣阻力可忽略不計，陷入泥中的阻力為重力的氣阻力可忽略不計，陷入泥中的阻力為重力的n 倍，倍，求求(1)鋼珠在空中下落的高度鋼珠在空中下落的高度H與陷入泥中的深度與陷入泥中的深度h的的比值比值 H h =? (2)鋼珠在空中下落的時間鋼珠在空中下落的時間T與陷入泥與陷入泥中的時間中的時間t 的比值的比值T t=？ 解解:(1)

8、 由動能定理，選全過程由動能定理，選全過程mg(H+h)nmgh=0 H + h = n h H : h = n - 1 (2) 由動量定理，選全過程由動量定理，選全過程 mg(T+t)nmgt=0 T + t = n t T : t = n - 1說明：全程分析法是一種重要的物理分析方法，涉及說明：全程分析法是一種重要的物理分析方法，涉及到多個物理過程的題目可首先考慮采用全過程分析到多個物理過程的題目可首先考慮采用全過程分析第7頁/共29頁例例4、 如圖所示，三塊完全相同的木塊固定在水平地如圖所示，三塊完全相同的木塊固定在水平地面上，設速度為面上，設速度為v0子彈穿過木塊時受到的阻力一樣，子

9、子彈穿過木塊時受到的阻力一樣，子彈可視為質(zhì)點，子彈射出木塊彈可視為質(zhì)點，子彈射出木塊C時速度變?yōu)闀r速度變?yōu)関0/2.求：求： (1) 子彈穿過子彈穿過A和穿過和穿過B 時的速度時的速度 v1=? v2=? (2)子彈穿過三木塊的時間之比子彈穿過三木塊的時間之比 t1 t2 t3 =?V0ABC解：解：(1)由動能定理由動能定理:f 3l = 1/2mv02 - 1/2m(v0 /2) 2f 2l = 1/2mv02 - 1/2mv22f l = 1/2mv02 - 1/2mv1223vv/4vv2220202013vv/4vv212020200201v22vv23v第8頁/共29頁(2)由動量

10、定理由動量定理:f t1 = mv0 - mv1f t2 = mv1 mv2f t3 = mv2 mv0/223322223230000211021 vvvvvvvvtt1223222222320000022132 /vvvv/vvvvtt):():(:t:tt122332321 第9頁/共29頁四四 碰撞的分類碰撞的分類 完全彈性碰撞完全彈性碰撞 動量守恒，動能不損失動量守恒，動能不損失 （質(zhì)量相同，交換速度）（質(zhì)量相同，交換速度）完全非彈性碰撞完全非彈性碰撞 動量守恒，動能損失最大動量守恒，動能損失最大. （碰后系統(tǒng)以共同速度運動（碰后系統(tǒng)以共同速度運動,損失的動損失的動 能轉化成其它形式

11、的能量）能轉化成其它形式的能量）非完全彈性碰撞非完全彈性碰撞 動量守恒，動能有損失。動量守恒，動能有損失。 碰碰 撞后的速度介于上面兩種碰撞的撞后的速度介于上面兩種碰撞的 速度之間速度之間.第10頁/共29頁五五. 彈性碰撞的公式：彈性碰撞的公式：ABV0靜止靜止ABV2 V1 由動量守恒得：由動量守恒得： m1V0= m1V1 + m2V2 由系統(tǒng)動能守恒由系統(tǒng)動能守恒222211201212121 VmVmVm021120212112VmmmVVmmmmV 質(zhì)量相等的兩物體彈質(zhì)量相等的兩物體彈性碰撞后交換速度性碰撞后交換速度.上式只適用于上式只適用于B球靜止的情況。球靜止的情況。第11頁/

12、共29頁1. 物塊物塊m1滑到最高點位置時，二者的速度；滑到最高點位置時，二者的速度；2. 物塊物塊m1從圓弧面滑下后，二者速度從圓弧面滑下后，二者速度3. 若若m1= m2物塊物塊m1從圓弧面滑下后，二者速從圓弧面滑下后，二者速度度 如圖所示，光滑水平面上質(zhì)量為如圖所示，光滑水平面上質(zhì)量為m1=2kg的物塊以的物塊以v0=2m/s的初速沖向質(zhì)量的初速沖向質(zhì)量為為m2=6kg靜止的光滑圓弧面斜劈體。求：靜止的光滑圓弧面斜劈體。求：m1m2v0第12頁/共29頁解：解：（1）由動量守恒得）由動量守恒得m1V0=(m1+m2)V V= m1V0 / (m1+m2) = 0.5m/s（2）由彈性碰撞

13、公式）由彈性碰撞公式m/s1262222m/s12626202112021211 VmmmVVmmmmV（3）質(zhì)量相等的兩物體彈性碰撞后交換速度質(zhì)量相等的兩物體彈性碰撞后交換速度 v1 = 0 v2=2m/s第13頁/共29頁例例6. 一傳送皮帶與水平面夾角為一傳送皮帶與水平面夾角為30，以，以2m/s的恒的恒定速度順時針運行?，F(xiàn)將一質(zhì)量為定速度順時針運行。現(xiàn)將一質(zhì)量為10kg的工件輕放的工件輕放于底端，經(jīng)一段時間送到高于底端，經(jīng)一段時間送到高2m的平臺上，工件與皮的平臺上，工件與皮帶間的動摩擦因數(shù)為帶間的動摩擦因數(shù)為= 0.866 ，求帶動皮帶的電動機由于傳送工件多消耗的電能。求帶動皮帶的電

14、動機由于傳送工件多消耗的電能。30v Nmgf第14頁/共29頁解解: 設工件向上運動距離設工件向上運動距離S 時，速度達到傳送帶的時，速度達到傳送帶的速度速度v ，由動能定理可知，由動能定理可知mgS cos30 mgS sin30= 0 1/2 mv2解得解得 S=0. 8m，說明工件未到達平臺時，速度已達到，說明工件未到達平臺時，速度已達到 v ，所以工件動能的增量為所以工件動能的增量為 EK = 1/2 mv2=20J工件重力勢能增量為工件重力勢能增量為 EP= mgh = 200J 在工件加速運動過程中在工件加速運動過程中,工件的平均速度為工件的平均速度為 v/2 ，因此工件的位移是

15、皮帶運動距離因此工件的位移是皮帶運動距離S 的的1/2，即即S = 2S = 1.6 m 由于滑動摩擦力作功而增加的內(nèi)能由于滑動摩擦力作功而增加的內(nèi)能 E 為為 E=f S= mgcos30(S S)= 60J電動機多消耗的電能為電動機多消耗的電能為 EK+EP+E=280J第15頁/共29頁 在光滑水平面上有一靜止的物體，現(xiàn)以水在光滑水平面上有一靜止的物體，現(xiàn)以水平恒力甲推這一物體，作用一段時間后，換成相反方平恒力甲推這一物體，作用一段時間后，換成相反方向的恒力乙推這一物體，當恒力乙作用時間與恒力甲向的恒力乙推這一物體，當恒力乙作用時間與恒力甲作用時間相同時，物體恰好回到原處，此時物體的動作

16、用時間相同時，物體恰好回到原處，此時物體的動能為能為32 J,則在整個過程中，恒力甲做的功等于則在整個過程中，恒力甲做的功等于 焦耳，恒力乙做的功等于焦耳，恒力乙做的功等于 焦耳焦耳. A BCF甲甲F乙乙S解：解：ABS=1/2 a1t2 =F1t2/2mv=at=F1t/mvBCA- S=vt - 1/2 a2t2 = F1t2/m - F2t2 /2mF2 =3 F1ABCA 由動能定理由動能定理 F1S+F2S=32W1= F1S=8J W2= F2S=24J8J24J第16頁/共29頁練習練習1 1 、一物體靜止在光滑水平面，施一向右的水平、一物體靜止在光滑水平面，施一向右的水平恒力

17、恒力F1，經(jīng)，經(jīng)t 秒后將秒后將F1 換成水平向左的水平恒力換成水平向左的水平恒力F2，又經(jīng)過又經(jīng)過t 秒物體恰好回到出發(fā)點，在這一過程中秒物體恰好回到出發(fā)點，在這一過程中F1、F2 對物體做的功分別是對物體做的功分別是W1、W2， 求：求：W1 W2=？解一：畫出運動示意圖，由動量定理和動能定理解一：畫出運動示意圖，由動量定理和動能定理 ：v1v2F1F2F1 t = mv1 (1)F2 t = - mv2 -mv1 (2)F1S =1/2 mv12 (3)F2S = 1/2 mv22 -1/2 mv12 (4)(1) / (2) F1/ F2 =v1 / (v1 +v2 )(3) / (4

18、) F1/ F2 =v12 / (v12 - v22 )化簡得化簡得 v2 =2v1 (5)由動能定理由動能定理 ：W1 = 1/2 mv12 W2 = 1/2 mv22 - 1/2 mv12=31/2 mv12 W2 = 3 W1 第17頁/共29頁v1v2F1F2解法二解法二、 將代入將代入/得得 F1 F2 = 1 3W2 / W1= F1S / F2S=1 3解法三解法三、用平均速度用平均速度: : S= v t v1 - v2 =v1 / 2 = -( - v2 + v1) / 2 v2 =2 v1 由動能定理由動能定理 ：W1 =1/2mv12W2= 1/2mv22 - 1/2mv

19、12 = 3/2mv12 W2= 3W1 第18頁/共29頁 例例7、如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為M的小車左端放一質(zhì)量為的小車左端放一質(zhì)量為m的物體的物體.物體與小車之間的摩擦系數(shù)為物體與小車之間的摩擦系數(shù)為，現(xiàn)在小車與物，現(xiàn)在小車與物體以速度體以速度v0在水平光滑地面上一起向右勻速運動在水平光滑地面上一起向右勻速運動.當小車當小車與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞后，物體在小車上向右滑移一與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞后，物體在小車上向右滑移一段距離后一起向左運動，求物體在小車上滑移的最大距段距離后一起向左運動，求物體在小車上滑移的最大距離離.Mmv0解：解：小車碰墻后速度反向，由動量守恒定律小車碰墻后速度

20、反向，由動量守恒定律Mmv0v0(M+m)V= (M-m) v0最后速度為最后速度為V，由能量守恒定律，由能量守恒定律MmVV1/2 (M+m) v02- 1/2 (M+m) V 2 =mg Sm)g(MMvS 202第19頁/共29頁例例8. 如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為M的火箭，不斷向下噴出的火箭，不斷向下噴出氣體，使它在空中保持靜止氣體，使它在空中保持靜止.如果噴出氣的速度如果噴出氣的速度為為v，則火箭發(fā)動機的功率為，則火箭發(fā)動機的功率為 （ ） (A) Mgv； (B) 1/2 Mgv； (C) 1/2 Mv2； (D) 無法確定無法確定.解：解：對氣體：對氣體： Ft= mv 對

21、火箭對火箭 ：F=Mg 對氣體：對氣體： Pt=1/2mv2=1/2 Ft v P=1/2 F v= 1/2Mg vB第20頁/共29頁 如下圖所示，勁度系數(shù)為如下圖所示，勁度系數(shù)為k1的輕彈簧的輕彈簧兩端分別與質(zhì)量為兩端分別與質(zhì)量為m1、m2的物塊的物塊1、2拴接，勁度系拴接，勁度系數(shù)為數(shù)為k2的輕彈簧上端與物塊的輕彈簧上端與物塊2拴接，下端壓在桌面上拴接，下端壓在桌面上（不拴接），整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)施力將物塊（不拴接），整個系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)?，F(xiàn)施力將物塊1緩縵地堅直上提，直到下面那個彈簧的下端剛脫離緩縵地堅直上提，直到下面那個彈簧的下端剛脫離桌面，在此過程中，物塊桌面，在此過程中，物

22、塊2的重力勢能增加了的重力勢能增加了 ，物塊物塊1的重力勢能增加了的重力勢能增加了 。 22212kg)mm(m 22121111g)kk)(mm(m m11m22k1k2第21頁/共29頁練習練習2. 一個不穩(wěn)定的原子核、質(zhì)量為一個不穩(wěn)定的原子核、質(zhì)量為M，開始，開始時處于靜止狀態(tài)、放出一個質(zhì)量為時處于靜止狀態(tài)、放出一個質(zhì)量為m的粒子后的粒子后反沖，已知放出粒子的動能為反沖，已知放出粒子的動能為E0，則反沖核的，則反沖核的動能為動能為 ( ) (A) E0 (B) (C) (D) 0EMm0EmMm 02Em)(MMm C 練習練習、某地強風的風速為、某地強風的風速為v，空氣的密度，空氣的密

23、度為為，若在刮強風時把通過橫截面積為，若在刮強風時把通過橫截面積為S的風的風的動能的動能50%轉化為電能，則電功率為轉化為電能，則電功率為P= .43/Sv第22頁/共29頁練習練習3. 下列說法正確的是：下列說法正確的是： （ ）(A)一對摩擦力做的總功，有可能是一負值，有可能一對摩擦力做的總功，有可能是一負值，有可能 是零；是零；(B)物體在合外力作用下做變速運動，動能一定變化；物體在合外力作用下做變速運動，動能一定變化；(C)當作用力作正功時，反作用力一定做負功；當作用力作正功時，反作用力一定做負功；(D)當作用力不作功時，反作用力一定也不作功；當作用力不作功時，反作用力一定也不作功；(

24、E)合外力對物體做功等于零，物體一定是做勻速直合外力對物體做功等于零，物體一定是做勻速直 線運動線運動.A第23頁/共29頁練習練習4、水平傳送帶勻速運動水平傳送帶勻速運動,速度大小為速度大小為v,現(xiàn)將一現(xiàn)將一小工件放到傳送帶上小工件放到傳送帶上(初速度為零初速度為零),它將在傳送帶上滑它將在傳送帶上滑動一段距離后速度才達到動一段距離后速度才達到v 而與傳送帶保持相對靜止而與傳送帶保持相對靜止,設工件質(zhì)量為設工件質(zhì)量為m,它與傳送帶間的滑動摩擦系數(shù)為它與傳送帶間的滑動摩擦系數(shù)為,在這相對滑動的過程中在這相對滑動的過程中( )（A）滑動摩擦力對工件所做的功為）滑動摩擦力對工件所做的功為mv2/2

25、（B）工件的機械能增加量為）工件的機械能增加量為mv2/2（C）工件相對于傳送帶滑動的路程大小為）工件相對于傳送帶滑動的路程大小為v2/2g（D）傳送帶對工件做功為零）傳送帶對工件做功為零A B C第24頁/共29頁練習練習5.如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為M的木板靜止在光滑的水平的木板靜止在光滑的水平面上，其上表面的左端有一質(zhì)量為面上，其上表面的左端有一質(zhì)量為m的物體以初速度的物體以初速度v0，開始在木板上向右滑動，那么：，開始在木板上向右滑動，那么：( ) (A)若若M固定，則固定，則m對對M的摩擦力做正功，的摩擦力做正功，M對對m的摩的摩擦力做負功；擦力做負功；(B)若若M固定，則固定

26、，則m對對M的摩擦力不做功，的摩擦力不做功，M對對m的摩的摩擦力做負功；擦力做負功；(C)若若M自由移動，則自由移動，則m和和M組成的系統(tǒng)中摩擦力做功組成的系統(tǒng)中摩擦力做功的代數(shù)和為零；的代數(shù)和為零；(D)若若M自由移動，則自由移動，則m克服摩擦力做的功等于克服摩擦力做的功等于M增加增加的動能和轉化為系統(tǒng)的內(nèi)能之和。的動能和轉化為系統(tǒng)的內(nèi)能之和。Mmv0 B D第25頁/共29頁練習練習6 、質(zhì)量質(zhì)量m的物體從底端的物體從底端A以速度以速度v1沖上斜面，可沖上斜面，可達到的最遠位置為達到的最遠位置為C，返回出發(fā)點的速度為，返回出發(fā)點的速度為v2，(v2 v1),B為為AC的中點的中點,則則 ( )A. 上滑過程中機械能減小上滑過程中機械能減小,下