人教版高中物理课件：动量和能量(上)

1、 一一. 功和能功和能 二二. 功能关系功能关系 三三. 应用动能定理、动量定理、动量守恒定律应用动能定理、动量定理、动量守恒定律 的的注意点注意点， 例例1 例例2 例例3 例例4 四四. 碰撞的分类碰撞的分类 五五. 弹性碰撞的公式弹性碰撞的公式， 例例5 综合应用综合应用 例例6 96年年21 练习练习1 例例7 例例8 96年年20 练习练习2 练习练习3 练习练习4 练习练习5 练习练习6 练习练习7 例例9 一功和能一功和能 功功 能能 功能功能 关系关系 功：功：w=fscos （只适用恒力的功）只适用恒力的功） 功率功率: : 动能：动能： 2 k mv 2 1 e 势能：势能

2、：mghep 机械能：机械能：e=ep+ek=mgh+1/2 mv2 动能定理：动能定理： 2 0 2 合 2 1 2 1 mvmvw t 机械能机械能 守恒定律守恒定律 2 22 2 11 2 1 2 1 mvmghmvmgh cosfv t w p 功是能量转化的量度功是能量转化的量度w=e ep =1/2kx2 二二. 功能关系功能关系 -功是能量转化的量度功是能量转化的量度 重力所做的功等于重力势能的减少重力所做的功等于重力势能的减少 电场力所做的功等于电势能的减少电场力所做的功等于电势能的减少 弹簧的弹力所做的功等于弹性势能的减少弹簧的弹力所做的功等于弹性势能的减少 合外力所做的功等

3、于动能的增加合外力所做的功等于动能的增加 只有重力和弹簧的弹力做功，机械能守恒只有重力和弹簧的弹力做功，机械能守恒 重力以外的力所做的功等于机械能的增加重力以外的力所做的功等于机械能的增加 克服克服一对滑动摩擦力所做的净功等于机械能的减少一对滑动摩擦力所做的净功等于机械能的减少 e = fs （ s 为相对位移）为相对位移） 克服安培力所做的功等于感应电能的增加克服安培力所做的功等于感应电能的增加 三三. 应用动能定理分析一个具体过程时，要做应用动能定理分析一个具体过程时，要做 到三个到三个“明确明确”，即，即明确研究对象明确研究对象（研究哪个（研究哪个 物体的运动情况），物体的运动情况），明

4、确研究过程明确研究过程（从初状态（从初状态 到末状态）及到末状态）及明确各个力做功的情况明确各个力做功的情况。还要注。还要注 意是意是合力合力的功。的功。 应用动量定理、动量守恒定律的注意点：应用动量定理、动量守恒定律的注意点： 要注意要注意研究对象的受力分析研究对象的受力分析，研究过程的选研究过程的选 择择，还要特别注意，还要特别注意正方向的规定正方向的规定。 应用动量守恒定律还要注意应用动量守恒定律还要注意适用条件的检适用条件的检 验验。应用动量定理要注意是。应用动量定理要注意是合外力合外力。 例例1关于机械能守恒，下面说法中正确的是关于机械能守恒，下面说法中正确的是 a物体所受合外力为零

5、时，机械能一定守恒物体所受合外力为零时，机械能一定守恒 b在水平地面上做匀速运动的物体，机械能一定守恒在水平地面上做匀速运动的物体，机械能一定守恒 c在竖直平面内做匀速圆周运动的物体，机械能一定守恒在竖直平面内做匀速圆周运动的物体，机械能一定守恒 d做各种抛体运动的物体，若不计空气阻力，机械能一定做各种抛体运动的物体，若不计空气阻力，机械能一定 守恒守恒 d 练习练习按额定功率行驶的汽车，所受地面的阻力保持不变按额定功率行驶的汽车，所受地面的阻力保持不变 ，则，则 a汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大 b汽车可以做匀加速运动汽车可以做匀加速运动 c汽车加速

6、行驶时，加速度逐渐减小，速度逐渐增大汽车加速行驶时，加速度逐渐减小，速度逐渐增大 d汽车达到最大速度时，所受合力为零汽车达到最大速度时，所受合力为零 c d 例例2. 如图示的装置中，木块与水平面的接触是光滑的，如图示的装置中，木块与水平面的接触是光滑的， 子弹沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到子弹沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到 最短，现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象最短，现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象 （系统），则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩（系统），则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩 到最短的整个过程中到最短的整个过程中 （ ） a.

7、动量守恒，机械能守恒动量守恒，机械能守恒 b. 动量不守恒，机械能守恒动量不守恒，机械能守恒 c. 动量守恒，机械能不守恒动量守恒，机械能不守恒 d. 动量不守恒，机械能不守恒动量不守恒，机械能不守恒 d 例例3、 钢球从高处向下落，最后陷入泥中，如果空钢球从高处向下落，最后陷入泥中，如果空 气阻力可忽略不计，陷入泥中的阻力为重力的气阻力可忽略不计，陷入泥中的阻力为重力的n 倍，倍， 求求(1)钢珠在空中下落的高度钢珠在空中下落的高度h与陷入泥中的深度与陷入泥中的深度h的的 比值比值 h h =? (2)钢珠在空中下落的时间钢珠在空中下落的时间t与陷入泥与陷入泥 中的时间中的时间t 的比值的比

8、值t t=？ 解解: (1) 由动能定理，选全过程由动能定理，选全过程 mg(h+h)nmgh=0 h + h = n h h : h = n - 1 (2) 由动量定理，选全过程由动量定理，选全过程 mg(t+t)nmgt=0 t + t = n t t : t = n - 1 说明：全程分析法是一种重要的物理分析方法，涉及说明：全程分析法是一种重要的物理分析方法，涉及 到多个物理过程的题目可首先考虑采用全过程分析到多个物理过程的题目可首先考虑采用全过程分析 例例4、 如图所示，三块完全相同的木块固定在水平地面如图所示，三块完全相同的木块固定在水平地面 上，设速度为上，设速度为v0子弹穿过木

9、块时受到的阻力一样，子弹子弹穿过木块时受到的阻力一样，子弹 可视为质点，子弹射出木块可视为质点，子弹射出木块c时速度变为时速度变为v0/2.求：求： (1) 子弹穿过子弹穿过a和穿过和穿过b 时的速度时的速度 v1=? v2=? (2)子弹穿过三木块的时间之比子弹穿过三木块的时间之比 t1 t2 t3 =? v0 a bc 解：解：(1)由动能定理由动能定理: f 3l = 1/2mv02 - 1/2m(v0 /2) 2 f 2l = 1/2mv02 - 1/2mv22 f l = 1/2mv02 - 1/2mv12 2 3 vv /4vv 2 2 2 0 2 0 2 0 1 3 vv /4v

10、v 2 1 2 0 2 0 2 0 02 01 v 2 2 v v 2 3 v (2)由动量定理由动量定理: f t1 = mv0 - mv1 f t2 = mv1 mv2 f t3 = mv2 mv0/2 23 32 2223 23 00 00 21 10 2 1 vv vv vv vv t t 12 23 222 2223 2 00 00 02 21 3 2 /vv vv /vv vv t t ):():(:t:tt122332 321 四四 碰撞的分类碰撞的分类 完全弹性碰撞完全弹性碰撞 动量守恒，动能不损失动量守恒，动能不损失 （质量相同，交换速度）（质量相同，交换速度） 完全非弹性碰

11、撞完全非弹性碰撞 动量守恒，动能损失最大动量守恒，动能损失最大. （碰后系统以共同速度运动（碰后系统以共同速度运动,损失的动损失的动 能转化成其它形式的能量）能转化成其它形式的能量） 非完全弹性碰撞非完全弹性碰撞 动量守恒，动能有损失。动量守恒，动能有损失。 碰碰 撞后的速度介于上面两种碰撞的撞后的速度介于上面两种碰撞的 速度之间速度之间. 五五. 弹性碰撞的公式：弹性碰撞的公式： a b v0静止静止 a b v2 v1 由动量守恒得：由动量守恒得： m1v0= m1v1 + m2v2 由系统动能守恒由系统动能守恒 2 22 2 11 2 01 2 1 2 1 2 1 vmvmvm 0 21

12、 1 2 0 21 21 1 2 v mm m v v mm mm v 质量相等的两物体弹质量相等的两物体弹 性碰撞后交换速度性碰撞后交换速度. 上式只适用于上式只适用于b球静止的情况。球静止的情况。 1. 物块物块m1滑到最高点位置时，二者的速度；滑到最高点位置时，二者的速度； 2. 物块物块m1从圆弧面滑下后，二者速度从圆弧面滑下后，二者速度 3. 若若m1= m2物块物块m1从圆弧面滑下后，二者速度从圆弧面滑下后，二者速度 如图所示，光滑水平面上质量为如图所示，光滑水平面上质量为m1=2kg 的物块以的物块以v0=2m/s的初速冲向质量为的初速冲向质量为m2=6kg 静止的光滑圆弧面斜劈

13、体。求：静止的光滑圆弧面斜劈体。求： 例例5. m1 m2 v0 解：解：（1）由动量守恒得）由动量守恒得 m1v0=(m1+m2)v v= m1v0 / (m1+m2) = 0.5m/s （2）由弹性碰撞公式）由弹性碰撞公式 m/s12 62 222 m/s12 62 62 0 21 1 2 0 21 21 1 v mm m v v mm mm v （3）质量相等的两物体质量相等的两物体弹性碰撞后弹性碰撞后交换速度交换速度 v1 = 0 v2=2m/s 例例6. 一传送皮带与水平面夹角为一传送皮带与水平面夹角为30，以，以2m/s的恒定的恒定 速度顺时针运行。现将一质量为速度顺时针运行。现将

14、一质量为10kg的工件轻放于底的工件轻放于底 端，经一段时间送到高端，经一段时间送到高2m的平台上，工件与皮带间的的平台上，工件与皮带间的 动摩擦因数为动摩擦因数为= 0.866 ， 求带动皮带的电动机由于传送工件多消耗的电能。求带动皮带的电动机由于传送工件多消耗的电能。 30 v n mg f 解解: 设工件向上运动距离设工件向上运动距离s 时，速度达到传送带的速时，速度达到传送带的速 度度v ，由动能定理可知，由动能定理可知 mgs cos30 mgs sin30= 0 1/2 mv2 解得解得 s=0. 8m，说明工件未到达平台时，速度已达到，说明工件未到达平台时，速度已达到 v ， 所

15、以工件动能的增量为所以工件动能的增量为 ek = 1/2 mv2=20j 工件重力势能增量为工件重力势能增量为 ep= mgh = 200j 在工件加速运动过程中在工件加速运动过程中,工件的平均速度为工件的平均速度为 v/2 ， 因此工件的位移是皮带运动距离因此工件的位移是皮带运动距离s 的的1/2， 即即s = 2s = 1.6 m 由于滑动摩擦力作功而增加的内能由于滑动摩擦力作功而增加的内能 e 为为 e=f s= mgcos30(s s)= 60j 电动机多消耗的电能为电动机多消耗的电能为 ek+ep+e=280j 在光滑水平面上有一静止的物体，现以水在光滑水平面上有一静止的物体，现以水

16、 平恒力甲推这一物体，作用一段时间后，换成相反方平恒力甲推这一物体，作用一段时间后，换成相反方 向的恒力乙推这一物体，当恒力乙作用时间与恒力甲向的恒力乙推这一物体，当恒力乙作用时间与恒力甲 作用时间相同时，物体恰好回到原处，此时物体的动作用时间相同时，物体恰好回到原处，此时物体的动 能为能为32 j,则在整个过程中，恒力甲做的功等于则在整个过程中，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 b c f甲 甲 f乙 乙 s 解：解：ab s=1/2 a1t2 =f1t2/2mv=at=f1t/m v bca - s=vt - 1/2 a2t2 = f1t2/m

17、 - f2t2 /2m f2 =3 f1 abca 由动能定理由动能定理 f1s+f2s=32 w1= f1s=8j w2= f2s=24j 8j24j 96年高考年高考21 练习练习1 1 、一物体静止在光滑水平面，施一向右的水平、一物体静止在光滑水平面，施一向右的水平 恒力恒力f1，经，经t 秒后将秒后将f1 换成水平向左的水平恒力换成水平向左的水平恒力f2，又，又 经过经过t 秒物体恰好回到出发点，在这一过程中秒物体恰好回到出发点，在这一过程中f1、f2 对物体做的功分别是对物体做的功分别是w1、w2， 求：求：w1 w2=？ 解一：画出运动示意图，由动量定理和动能定理解一：画出运动示意

18、图，由动量定理和动能定理 ： v1 v2 f1f2f1 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) f1/ f2 =v12 / (v12 - v22 ) 化简得化简得 v2 =2v1 (5) 由动能定理由动能定理 ：w1 = 1/2 mv12 w2 = 1/2 mv22 - 1/2 mv12=31/2 mv12 w2 = 3 w1 v1 v2 f1f2 解法二解法二、 将将代入代入/得得 f1

19、 f2 = 1 3 w2 / 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 由动能定理由动能定理 ： w1 =1/2mv12 w2= 1/2mv22 - 1/2mv12 = 3/2mv12 w2= 3w1 例例7、如图所示，质量为如图所示，质量为m的小车左端放一质量为的小车左端放一质量为m的的 物体物体.物体与小车之间的摩擦系数为物体与小车之间的摩擦系数为，现在小车与物体，现在小车与物体 以速度以速度v0在水平光滑地面上一起向右匀速运动在水平光滑地面上一起向右

20、匀速运动.当小车与当小车与 竖直墙壁发生弹性碰撞后，物体在小车上向右滑移一段竖直墙壁发生弹性碰撞后，物体在小车上向右滑移一段 距离后一起向左运动，求物体在小车上滑移的最大距离距离后一起向左运动，求物体在小车上滑移的最大距离. m m v0 解：解：小车碰墙后速度反向，由动量守恒定律小车碰墙后速度反向，由动量守恒定律 m m v0 v0 (m+m)v= (m-m) v0 最后速度为最后速度为v，由能量守恒定律，由能量守恒定律 m m v v 1/2 (m+m) v02- 1/2 (m+m) v 2 =mg s m)g(m mv s 2 0 2 例例8. 如图所示，质量为如图所示，质量为m的火箭，

21、不断向下喷出气的火箭，不断向下喷出气 体，使它在空中保持静止体，使它在空中保持静止.如果喷出气的速度如果喷出气的速度 为为v，则火箭发动机的功率为，则火箭发动机的功率为 （ ） (a) mgv； (b) 1/2 mgv； (c) 1/2 mv2； (d) 无法确定无法确定. 解：解：对气体：对气体： ft= mv 对火箭对火箭 ：f=mg 对气体：对气体： pt=1/2mv2=1/2 ft v p=1/2 f v= 1/2mg v b 如下图所示，劲度系数为如下图所示，劲度系数为k1的轻弹簧的轻弹簧 两端分别与质量为两端分别与质量为m1、m2的物块的物块1、2拴接，劲度系数拴接，劲度系数 为为

22、k2的轻弹簧上端与物块的轻弹簧上端与物块2拴接，下端压在桌面上（不拴接，下端压在桌面上（不 拴接），整个系统处于平衡状态。现施力将物块拴接），整个系统处于平衡状态。现施力将物块1缓缦缓缦 地坚直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面，地坚直上提，直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面， 在此过程中，物块在此过程中，物块2的重力势能增加了的重力势能增加了 ， 物块物块1的重力势能增加了的重力势能增加了 。 2 2 212 k g)mm(m 2 21 211 11 g) kk )(mm(m 1996年高考年高考20、 m1 1 m2 2 k1 k2 练习练习2. 一个不稳定的原子核、质量为一个不稳定的原

23、子核、质量为m，开始，开始 时处于静止状态、放出一个质量为时处于静止状态、放出一个质量为m的粒子后的粒子后 反冲，已知放出粒子的动能为反冲，已知放出粒子的动能为e0，则反冲核的，则反冲核的 动能为动能为 ( ) (a) e0 (b) (c) (d) 0 e m m 0 e mm m 0 2 e m)(m mm c 练习练习、某地强风的风速为、某地强风的风速为v，空气的密度为，空气的密度为 ，若在刮强风时把通过横截面积为，若在刮强风时把通过横截面积为s的风的的风的 动能动能50%转化为电能，则电功率为转化为电能，则电功率为 p= .4 3 /sv 练习练习3. 下列说法正确的是：下列说法正确的是

24、： （ ） (a)一对摩擦力做的总功，有可能是一负值，有可能一对摩擦力做的总功，有可能是一负值，有可能 是零；是零； (b)物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化；物体在合外力作用下做变速运动，动能一定变化； (c)当作用力作正功时，反作用力一定做负功；当作用力作正功时，反作用力一定做负功； (d)当作用力不作功时，反作用力一定也不作功；当作用力不作功时，反作用力一定也不作功； (e)合外力对物体做功等于零，物体一定是做匀速直合外力对物体做功等于零，物体一定是做匀速直 线运动线运动. a 练习练习4、水平传送带匀速运动水平传送带匀速运动,速度大小为速度大小为v,现将一小现将一小 工件放到传

25、送带上工件放到传送带上(初速度为零初速度为零),它将在传送带上滑动它将在传送带上滑动 一段距离后速度才达到一段距离后速度才达到v 而与传送带保持相对静止而与传送带保持相对静止,设设 工件质量为工件质量为m,它与传送带间的滑动摩擦系数为它与传送带间的滑动摩擦系数为,在这在这 相对滑动的过程中相对滑动的过程中( ) （a）滑动摩擦力对工件所做的功为）滑动摩擦力对工件所做的功为mv2/2 （b）工件的机械能增加量为）工件的机械能增加量为mv2/2 （c）工件相对于传送带滑动的路程大小为）工件相对于传送带滑动的路程大小为v2/2g （d）传送带对工件做功为零）传送带对工件做功为零 a b c 练习练习

26、5.如图所示，质量为如图所示，质量为m的木板静止在光滑的水平的木板静止在光滑的水平 面上，其上表面的左端有一质量为面上，其上表面的左端有一质量为m的物体以初速度的物体以初速度 v0，开始在木板上向右滑动，那么：，开始在木板上向右滑动，那么：( ) (a)若若m固定，则固定，则m对对m的摩擦力做正功，的摩擦力做正功，m对对m的摩的摩 擦力做负功；擦力做负功； (b)若若m固定，则固定，则m对对m的摩擦力不做功，的摩擦力不做功，m对对m的摩的摩 擦力做负功；擦力做负功； (c)若若m自由移动，则自由移动，则m和和m组成的系统中摩擦力做功组成的系统中摩擦力做功 的代数和为零；的代数和为零； (d)若

27、若m自由移动，则自由移动，则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 的动能和转化为系统的内能之和。的动能和转化为系统的内能之和。 m m v0 b d 练习练习6 、质量质量m的物体从底端的物体从底端a以速度以速度v1冲上斜面，可冲上斜面，可 达到的最远位置为达到的最远位置为c，返回出发点的速度为，返回出发点的速度为v2，(v2 v1),b为为ac的中点的中点,则则 ( ) a. 上滑过程中机械能减小上滑过程中机械能减小,下滑过程中机械能增大下滑过程中机械能增大 b. 上滑过程中机械能减小上滑过程中机械能减小,下滑过程中机械能减小下滑过程中机械能减小 c. 上滑过程中动能与势能相等的位置在上滑过程中动能与势能相等的位置在b点上方点上方 d. 上滑过程中动能与势能相等的位置在上滑过程中动能与势能相等的位置在b点下方点下方 c