高三物理力学综合复习课件.ppt

力学的一些基本问题和基本方法 一 力的作用效应 1 力的瞬时效应是改变物体的速度 即使物体产生加速度 牛顿定律 f ma 2 力的时间积累效应是改变物体的动量 动量定理 i p 3 力的空间积累效应是改变物体的动能 动能定理 w ek 总之 力是改变物体运动状态的原因 例1 质量为m的小球从高h处自由下落 最后陷入沙中h静止 求沙对球的平均阻力f的大小 用动能定理 全过程用动能定理最简单 注意变化 解 用牛顿定律 注意到a b所受摩擦力大小相同 选取全过程用动能定理或动量定理 转化为比较f的功和冲量 wf wf fs s if if ft t 结论 wa wb ia ib 二 能量守恒定律和动量守恒定律 能量守恒和动量守恒是最基本的自然规律 研究表明能量守恒 动量守恒 角动量守恒是自然界的普遍规律 到现在没有发现例外 这些守恒定律以确实的可靠性和极大的普遍性 成为科学研究的最有力工具 应用守恒定律要注意条件 机械能守恒定律的条件是 只有重力 弹簧弹力 做功 动量守恒定律的条件是 合外力为零 例3 如图a b质量分别为m 2m 弹簧储存的弹性势能为e 突然撤去f后 a离开墙前系统机械能守恒 动量不守恒 a离开墙后系统机械能守恒 动量守恒 a离开墙后 当va vb时弹簧弹性势能最大 为e 3 理解守恒本质 灵活选用表达形式 如机械能守恒可表示为 在更广义的范围内用能量守恒定律时 先确定哪些能参与了转化 哪些能增加了 哪些能减少了 然后根据能量守恒思想 所有增加的能量的总和必然等于所有减少的能量的总和 e增 e减 后两种表达形式与重力势能参考平面的选取无关 应用起来更加方便 例4 若质量为m 宽d的矩形线框的下边刚进入同宽度的匀强磁场时 恰好开始做匀速运动 求线框穿越磁场的全过程产生的电热q 由于动能不发生变化 能量转化关系为 ep e电 q q 2mgd 例5 如图质量分别为4m和m的a b用轻绳相连 固定光滑斜面的倾角 30 a从静止下滑l后绳断裂 求b上升的最大高度 绳断前系统机械能守恒 绳断后b做竖直上抛运动 v2 2gx b能上升的最大高度为l x 1 2l 三 功和能的关系 做功的过程就是能量转化的过程 功是能的转化的量度 ek w外 动能定理 ep w重 势能定理 e机 w其 机械能定理 q f d 摩擦生热 例6 一个质量为m的物体以加速度a g匀加速下降h的过程中 其动能增加量 重力势能减少量和机械能变化量各是多少 由a g可知物体所受合外力大小为f mg 所受阻力大小为f mg ek fh mgh ep gh mgh e机 fh mgh 例7 劲度为k的轻弹簧两端分别连接质量都是m的木块p q用竖直向下的力f缓慢压p 使系统静止 撤去f后p做简谐运动而q恰好始终不离开地面 求 p的振幅a p的最大加速度am f压p做的功w x1 x2 mg k a 2mg k am 2g 以该系统为对象 在从 过程中用机械能定理 f做功等于系统增加的重力势能mga wf 2m2g2 k 四 二体碰撞 p守恒 ek向ep转化 状态a b速度相等 弹簧压缩量最大 系统ep最大 ek最小 p守恒 ep向ek转化 状态a b分离 弹簧恢复到原长 系统ep为零 ek达到最大值 弹性碰撞 状态系统总p相等 总ek相等 完全非弹性碰撞 总p相等 ek损失最大 例8 水平光滑平行导轨间距为l 铜棒ab cd长l 横截面积之比为2 1 已知cd质量为m电阻为r 竖直向上的匀强磁场为b ab以初速度v0向静止的cd运动 并始终未接触 求cd中产生的电热q最大值 系统动能损失 最终转化为电热 为 其中cd上产生的电热占2 3 故 例9 高速运动的 粒子击中原来静止的14n形成一个复核 该复核迅速转化为一个质子和另一个原子核 已知复核转化需要吸收1 19mev的能量 那么为发生该反应 入射的 粒子的动能至少多大 该过程相当于一个完全非弹性碰撞 系统损失的动能恰好被复核吸收 由系统动量守恒可知 粒子的动能不可能都被复核吸收 e 1 53mev 五 力学的一些基本方法 1 灵活地选取研究对象 应用牛顿第二定律时 可以取有相对运动的质点组为研究对象 对每个质点 有 fi miai 各式相加 左边所有力的合力中 凡属于系统内力的 矢量和一定为零 只剩系统所受的合外力 f外 m1a1 m2a2 mnan 应用动量定理也可以取有相对运动的质点组为研究对象 因为内力的总冲量必为零 不会改变系统的总动量 应用动能定理一般不取有相对运动的质点组为研究对象 因为内力的总功未必为零 很可能会改变系统的总动能 a g sin cos 方向沿斜面向下 例10 质量为m倾角为 的斜面静止在粗糙水平面上 质量为m的木块以初速度v0从斜面底端冲上斜面 已知斜面跟地面和木块间的动摩擦因数均为 求木块上滑阶段水平面对斜面的支持力n和摩擦力f 对m m质点组用牛顿第二定律 例11 长l的轻杆两端分别固定有质量为m的小球 其三等分点o处有光滑水平转动轴 将杆从水平位置由静止释放 求当杆转到竖直位置时轴对杆的作用力的大小和方向 设小球a通过竖直位置时的速率为v 则当时b的速率为2v 系统机械能守恒 对系统用牛顿第二定律 f 2 4mg方向向上 这两个式子用于某个确定物体的动能和动量的互求 或比较动量大小相同的两个物体的动能 动能相同的两个物体的动量大小 用起来相当方便 2 物体动量大小p和动能ek的关系 例12 质量之比为4 1的两个物体a b以相同的初动能e沿光滑水平面相向运动 发生正碰后不再分开 求碰撞过程中系统损失的动能 ek 根据系统动量守恒 碰后系统总动量与碰前b的动量大小相等 由ek p2 2m可知 碰后系统总动能为0 2e 由可知 a b碰前动量大小之比为2 1 故碰撞过程中系统损失的动能为1 8e 2 充分利用作图辅助解题 例13 从某倾角 30 的斜面顶端以初动能e0 6j向下坡方向平抛出一个小球 求它落到斜面上时的动能e 与文字相比 图形所包含的信息更多 更形象 数量关系更明确 养成画图的习惯 是学习物理的一个重要技巧和基本功 2 用作图的方法 很快就可以把答案做出来 e 14j 例14 如