【优化方案】高三物理专题复习攻略 第一部分专题二第2讲 功能关系 动量守恒 能量守恒课件 新人教版（安徽专用）.ppt

第2讲功能关系动量守恒能量守恒 专题二功与能量 重点知识归纳 一 做功与能量转化关系的理解能量表明物体做功本领的大小 功是能量转化的量度 两者的关系是 w e 称为功能关系 式中的 e具有普遍意义 即任何形式的能量变化都和做功的数值相等 在只有机械能的变化时 w e机 1 不同性质的力做功与对应的能量转化情况 如下表所示 2 动能定理和功能关系的比较 1 研究对象不同 动能定理通常以一个物体为研究对象 而功能关系是以一个系统为研究对象 2 能量变化不同 动能定理研究的仅仅是动能变化的规律 而功能关系研究的则是机械能变化的规律 3 外力的功不同 应用动能定理解题时 要计算外力做的总功 外力是指物体受到的所有力 包括重力和弹簧的弹力 运用功能关系解题时 由于系统机械能的变化包括了势能 重力势能和弹性势能 的变化 所以不需要再计算系统的重力和弹簧的弹力做的功 二 动量守恒定律的理解1 动量守恒定律的四性 1 矢量性 动量守恒定律表达式是矢量方程 在解题时应规定正方向 2 参考系的同一性 定律表达式中的速度应相对同一参考系 一般以地面为参考系 3 瞬时性 定律中的初态动量是相互作用前同一时刻的瞬时值 末态动量对应相互作用后同一时刻的瞬时值 4 普适性 它不仅适用于两个物体所组成的系统 也适用于多个物体组成的系统 不仅适用于宏观物体组成的系统 也适用于微观粒子组成的系统 2 碰撞的分类及解决办法 1 碰撞的种类 b 碰撞后 原来在前的物体的速度一定增大 且原来在前的物体的速度大于或等于原来在后的物体的速度 否则碰撞没有结束 c 如果碰前两物体是相向运动 则碰后两物体的运动方向不可能都不改变 除非两物体碰撞后速度均为零 三 能量守恒定律的理解1 机械能是否守恒的判断 1 从做功角度看 只有重力 或弹力 做功 机械能才守恒 只有重力做功 单个物体的动能和重力势能相互转化 物体的机械能守恒 例如做自由落体运动的物体机械能守恒 只有弹簧的弹力做功 物体的动能和弹簧的弹性势能相互转化 物体与弹簧组成的系统机械能守恒 只有重力和弹簧的弹力做功 物体的动能和重力势能与弹簧的弹性势能相互转化 物体和弹簧组成的系统机械能守恒 2 从能量转化角度看 只有系统内动能和势能的相互转化 无其他形式能量的转化 系统机械能守恒 2 机械能守恒定律的表达形式 3 能量守恒定律 1 理解 某种形式能量的减少 一定存在另外形式能量的增加 且减少量与增加量相等 某个物体能量的减少 一定存在别的物体能量的增加 且减少量与增加量相等 2 应用能量守恒定律解题的步骤 分清共有多少种形式的能 如动能 势能 电能 内能等 在变化 明确哪种形式的能量增加 哪种形式的能量减少 减少的总能量一定等于增加的总能量 据此列方程 e减 e增 热点题型示例 1 应用机械能守恒定律解题时应注意的问题 1 要注意研究对象的选取研究对象的选取是解题的首要环节 有的问题选单个物体 实为一个物体与地球组成的系统 为研究对象机械能不守恒 但选此物体与其他几个物体组成的系统为研究对象 机械能却是守恒的 如图2 2 1所示单选a机械能减少 但由物体a b二者组成的系统机械能守恒 图2 2 1 2 要注意研究过程的选取有些问题研究对象的运动过程分几个阶段 有的阶段机械能守恒 而有的阶段机械能不守恒 因此在应用机械能守恒定律解题时要注意过程的选取 3 要注意机械能守恒表达式的选取守恒观点的表达式适用于单个或多个物体机械能守恒的问题 解题时必须选取参考平面 而后两种表达式都是从 转化 和 转移 的角度来反映机械能守恒的 不必选取参考平面 2 机械能守恒定律解题的基本思路 1 选取研究对象 物体系或物体 2 根据研究对象所经历的物理过程 进行受力 做功分析 判断机械能是否守恒 3 恰当地选取参考平面 确定研究对象在过程的初末态时的机械能 4 根据机械能守恒定律列方程 进行求解 2011年高考押题卷 如图2 2 2所示 斜面轨道ab与水平面之间的夹角 53 bd为半径r 4m的圆弧形轨道 且b点与d点在同一水平面上 在b点 轨道ab与圆弧形轨道bd相切 整个轨道处于竖直平面内且处处光滑 在a点处的一质量m 1kg的小球由静止滑下 图2 2 2 经过b c点后从d点斜抛出去 最后落在地面上的s点处时的速度大小vs 8m s 已知a点距地面的高度h 10m b点距地面的高度h 5m 设以mdn为分界线 其左边为一阻力场区域 右边为真空区域 g取10m s2 cos53 0 6 求 1 小球经过b点时的速度为多大 2 小球经过圆弧轨道最低处c点时对轨道的压力多大 3 小球从d点抛出后 受到的阻力与其瞬时速度方向始终相反 求小球从d点至s点的过程中 阻力所做的功 在此过程中小球的运动轨迹是抛物线吗 答案 1 10m s 2 43n 3 68j不是抛物线 强化训练1 2011年福建高三联考 如图2 2 3所示 倾角为 的光滑斜面上放有两个质量均为m的小球a和b 两球之间用一根长为l的轻杆相连 下面的小球b离斜面底端的高度为h 两球从静止开始下滑 不计球与地面碰撞时的机械能损失 且地面光滑 求 图2 2 3 1 两球在光滑水平面上运动时的速度大小 2 此过程中杆对a球所做的功 1 动量守恒定律的适用条件 1 系统不受外力或所受外力的矢量和为零 2 相互作用的时间极短 相互作用的内力远大于外力 如碰撞或爆炸瞬间 外力可忽略不计 可以看做系统动量守恒 3 系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零 或外力远小于内力 则该方向动量守恒 分动量守恒 2 动量守恒定律的不同表达形式及含义 1 p p 系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p 2 p 0 系统相互作用前 后总动量的增量等于零 3 p p 两个物体组成的系统中 各自动量增量大小相等 方向相反 3 基本思路 1 选择某一系统为研究对象 受力分析 相互作用过程分析 确定系统在该过程中是否符合动量守恒条件 2 选取正方向 确定初末状态系统各物体的动量 3 根据动量守恒定律列出方程 4 对求解的结果加以分析 验证和说明 2011年高考大纲全国卷 装甲车和战舰采用多层钢板比采用同样质量的单层钢板更能抵御穿甲弹的射击 通过对以下简化模型的计算可以粗略说明其原因 图2 2 4 质量为2m 厚度为2d的钢板静止在水平光滑桌面上 质量为m的子弹以某一速度垂直射向该钢板 刚好能将钢板射穿 现把钢板分成厚度均为d 质量均为m的相同两块 间隔一段距离平行放置 如图2 2 4所示 若子弹以相同的速度垂直射向第一块钢板 穿出后再射向第二块钢板 求子弹射入第二块钢板的深度 设子弹在钢板中受到的阻力为恒力 且两块钢板不会发生碰撞 不计重力影响 答案 见自主解答 强化训练2 2010年高考课标全国卷 如图2 2 5所示 光滑的水平地面上有一木板 其左端放有一重物 右方有一竖直的墙 重物质量为木板质量的2倍 重物与木板间的动摩擦因数为 使木板与重物以共同的速度v0向右运动 某时刻木板与墙发生弹性碰撞 碰撞时间极短 求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间 设木板足够长 重物始终在木板上 重力加速度为g 图2 2 5 解析 第一次与墙碰撞后 木板的速度反向 大小不变 此后木板向左做匀减速运动 速度减到0后向右做加速运动 重物向右做匀减速运动 最后木板和重物达到一共同的速度v 设木板的质量为m 重物的质量为2m 取向右为正方向 由动量守恒定理得2mv0 mv0 3mv 1 能量转化与力做功紧密联系在一起 力做功的同时必然伴随着能量的转化 并且功与能量转化的量值相等 即 功是能量转化的量度 这一等量关系不仅提供了一条求功的途径 而且涉及功与能的其他物理量也可在这一等量关系中求出 2 能量守恒是自然界普遍存在的自然规律 而我们研究的问题往往是一个或几个研究对象 或几个物体构成的系统 所以能量守恒定律在不同条件下有不同的表现 3 应用功能关系和能量守恒的两条思路 1 从转化的过程入手 能量转化伴随着做功 往往每一种形式的能量的转化都对应一种力做功 能量转化的多少通过做功的多少来量度 2 从转化的结果入手 在中学物理中涉及许多形式的能 研究时注意哪些能减少了 哪些能增加了 通过能量守恒定律建立等式 2011年高考福建卷 如图2 2 6为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图 其下半部ab是一长为2r的竖直细管 上半部bc是半径为r的四分之一圆弧弯管 管口沿水平方向 ab管内有一原长为r 下端固定的轻质弹簧 图2 2 6 投饵时 每次总将弹簧长度压缩到0 5r后锁定 在弹簧上端放置一粒鱼饵 解除锁定 弹簧可将鱼饵弹射出去 设质量为m的鱼饵到达管口c时 对管壁的作用力恰好为零 不计鱼饵在运动过程中的机械能损失 且锁定和解除锁定时 均不改变弹簧的弹性势能 已知重力加速度为g 求 3 不考虑因缓慢转动装置对鱼饵速度大小的影响 质量为m的鱼饵离开管口c后做平抛运动 设经过t时间落到水面上 离oo 的水平距离为x1 由平抛运动规律有 强化训练3 2011年济南高三模拟 如图2 2 7所示 光滑坡道顶端距水平面高度为h 质量为m的小物块a从坡道顶端由静止滑下 进入水平面上的滑道 经过o点时无机械能损失 为使a制动 将轻弹簧的一端固定在竖直墙上的m点