高三物理专题动量和能量专题新人教版课件5

1、专题：动量和能量专题：动量和能量功与冲量功与冲量动能与动量动能与动量动能定理与动量定理动能定理与动量定理机械能守恒定律与动量守恒定律机械能守恒定律与动量守恒定律能量守恒定律能量守恒定律功能关系功能关系一、功和冲量一、功和冲量功是功是标量标量，冲量是，冲量是矢量矢量但都有正负，但都有正负，前者表示做功性质，后者表示方向。前者表示做功性质，后者表示方向。功是力在空间上的累积，冲量是力在时间功是力在空间上的累积，冲量是力在时间上的累积；上的累积；功是能量转化的量度，冲量是物体动量变功是能量转化的量度，冲量是物体动量变化的量度；化的量度；cosfsw fti 常见力做功的特点常见力做功的特点求变力的功

2、求变力的功a例例1.1.如图，在匀加速向左运动的车厢中，如图，在匀加速向左运动的车厢中，一人用力向前推车厢。若人与车厢始终保持相一人用力向前推车厢。若人与车厢始终保持相对静止，则下列说法正确的是：对静止，则下列说法正确的是：a.a.人对车厢做正功人对车厢做正功b.b.人对车厢做负功人对车厢做负功c.c.人对车厢不做功人对车厢不做功d.d.无法确定无法确定( b )典型例题典型例题-做功问题做功问题分析分析返回返回aa返回（一）常见力做功的特点：（一）常见力做功的特点：1重力、电场力做功与路径无关重力、电场力做功与路径无关摩擦力做功与路径有关摩擦力做功与路径有关 滑动摩擦力滑动摩擦力既可做正功，

3、又可做负功既可做正功，又可做负功静摩擦力静摩擦力既可做正功，又可做负功既可做正功，又可做负功ab如：如：pqfab如：如： 滑动摩擦力滑动摩擦力在做功过程中，能量的转化有在做功过程中，能量的转化有两个方向，一是相互摩擦的物体之间机械能的两个方向，一是相互摩擦的物体之间机械能的转移；二是机械能转化为内能，转化为内能的转移；二是机械能转化为内能，转化为内能的值等于机械能减少量，表达式为值等于机械能减少量，表达式为 静摩擦力静摩擦力在做功过程中，只有机械能的相在做功过程中，只有机械能的相互转移，而没有热能的产生。互转移，而没有热能的产生。q=f滑滑l相对相对摩擦力做功摩擦力做功返回3作用力与反作用力

4、做功作用力与反作用力做功同时做正功；同时做正功；同时做负功；同时做负功；一力不做功而其反作用力做正功或负功；一力不做功而其反作用力做正功或负功；一力做正功而其反作用力做负功；一力做正功而其反作用力做负功；都不做功都不做功ssnn作用力与反作用力作用力与反作用力冲量冲量大小相等，方向相反。大小相等，方向相反。4合力做功合力做功w合合=f合合scos=w总总=f1s1cos1+f2s2cos2 + 返回rnmv1 例题例题2. 2. 如图所示，一竖直放置半径为如图所示，一竖直放置半径为r=0.2m的圆轨道与一水平直轨道相连接，质的圆轨道与一水平直轨道相连接，质量为量为m=0.05kg的小球以一定的

5、初速度从直轨道的小球以一定的初速度从直轨道向上冲，如果小球经过向上冲，如果小球经过n点时的速度点时的速度v1=4m/s，经过轨道最高点经过轨道最高点m时对轨道的压力为时对轨道的压力为0.5n求求小球由小球由n点到最高点点到最高点m这一过程中克服阻力所这一过程中克服阻力所做的功做的功（二）求变力的功（二）求变力的功 分析：小球从分析：小球从n到到m的过程受到的阻力是变化的，的过程受到的阻力是变化的，变力做功常可通过变力做功常可通过动能定理动能定理求得求得 解：设小球到解：设小球到m点时的速度为点时的速度为v2，在，在m点应用牛顿点应用牛顿第二定律，得：第二定律，得：从从n到到m应用动能定理，得：

6、应用动能定理，得： 222111222fmg rwmvmv 22121120.1j22fwmvmvmg r rmvmgfn22rnmv1返回返回动能是动能是标量标量，动量是，动量是矢量矢量二、动能与动量二、动能与动量mpek22 kmep2 动能与动量从不同角度都可表示物体运动动能与动量从不同角度都可表示物体运动状态的特点；状态的特点；物体要获得动能，则在过程中必须对它做物体要获得动能，则在过程中必须对它做功，物体要获得动量，则在过程中必受冲量功，物体要获得动量，则在过程中必受冲量作用；作用；221mvekmvp 两者大小两者大小关系：关系：动能定理的表达式是动能定理的表达式是标量式标量式，动

7、量定理的，动量定理的表达式是表达式是矢量式矢量式三、动能定理与动量定理三、动能定理与动量定理动能定理表示力对物体做功等于物体动能动能定理表示力对物体做功等于物体动能的变化，动量定理表示物体受到的冲量等于的变化，动量定理表示物体受到的冲量等于物体动量的变化；物体动量的变化；动能定理可用于求变力所做的功，动量定动能定理可用于求变力所做的功，动量定理可用于求变力的冲量；理可用于求变力的冲量；kewpi合练习 例例3.质量质量m=1.5kg的物块（可视为质点）在水平恒的物块（可视为质点）在水平恒力力f作用下，从水平面上作用下，从水平面上a点由静止开始运动，运动点由静止开始运动，运动一段距离撤去该力，物

8、块继续滑行一段距离撤去该力，物块继续滑行t=2.0s停在停在b点，点，已知已知a、b两点间的距离两点间的距离s=5.0m，物块与水平面间的，物块与水平面间的动摩擦因数动摩擦因数=0.20，求恒力，求恒力f多大。（多大。（g=10m/s2） 解：设撤去力解：设撤去力f前物块的位移为前物块的位移为s1，撤去力，撤去力f时物块速度为时物块速度为v，物块受到的滑动摩擦力，物块受到的滑动摩擦力mgf1对撤去力对撤去力f后，应用后，应用动量定理动量定理得：得：mvtf01由运动学公式得：由运动学公式得：12vsst 全过程应用全过程应用动能定理动能定理：110fsf s 222mgsfsgt 解得解得f=

9、15n外力外力（可以是重力、弹力、摩擦力、电场力、磁（可以是重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力或其它力）场力或其它力）做的总功做的总功量度动能的变化：量度动能的变化： 0kkteew重力功重力功量度重力势能的变化：量度重力势能的变化： pgtpggeew0 弹力功弹力功量度弹性势能的变化：量度弹性势能的变化： pqtpqqeew0 电场力电场力功量度电势能的变化：功量度电势能的变化： petpeeeew0 非重力弹力功非重力弹力功量度机械能的变化：量度机械能的变化：0eewt非 (功能原理功能原理)一定的能量变化由相应的功来量度一定的能量变化由相应的功来量度(动能定理动能定理)四、功和能的关系

10、四、功和能的关系重力做功重力势能变化弹性势能变化电势能变化分子势能变化弹力做功电场力做功分子力做功五、两个五、两个“定律定律”（1 1）动量守恒定律：动量守恒定律：适用条件适用条件系统不受外力或所受外力之和为零系统不受外力或所受外力之和为零公式：公式：m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 或或 p=p （2 2）机械能守恒定律：机械能守恒定律：适用条件适用条件只有重力（或弹簧的弹力）做功只有重力（或弹簧的弹力）做功公式：公式：ek2+ep2=ek1+ep1 或或 ep= ekcabd d 滑块滑块m从从a滑到滑到b的过程的过程,物体与滑块组成的系统动物体与滑块组成的系统动量守恒、量守恒、 机

11、械能守恒机械能守恒b. 滑块滑到滑块滑到b点时，速度大小等于点时，速度大小等于c. 滑块滑到滑块滑到d点时，物体的速度等于点时，物体的速度等于0d. 滑块从滑块从b运动到运动到d的过程，系统的机械能不守恒的过程，系统的机械能不守恒gr2例例4.图示图示:质量为质量为m的滑槽静止在光滑的水平面滑槽的的滑槽静止在光滑的水平面滑槽的ab部分是半径为部分是半径为r的的1/4的光滑圆弧的光滑圆弧,bc部分是水平面部分是水平面,将质量为将质量为m 的小滑块从滑槽的的小滑块从滑槽的a点静止释放点静止释放,沿圆弧面沿圆弧面滑下滑下,并最终停在水平部分并最终停在水平部分bc之间的之间的d点点,则则( )动量守恒

12、定律动量守恒定律能量守恒定律能量守恒定律条件性、矢量性、同条件性、矢量性、同一性、普适性和相对一性、普适性和相对性性功是能量转化的量度功是能量转化的量度守恒思想是一种系统方法，它是把物体组成守恒思想是一种系统方法，它是把物体组成的系统作为研究对象，守恒定律就是系统某的系统作为研究对象，守恒定律就是系统某种种整体整体特性的表现特性的表现。解题时，可不涉及过程细节，只需要关键解题时，可不涉及过程细节，只需要关键状态状态滑块问题滑块问题弹簧问题弹簧问题线框问题线框问题返回滑块问题滑块问题 一般可分为两种，即力学中的滑块问题一般可分为两种，即力学中的滑块问题和电磁学中的带电滑块问题。主要是两个及和电磁

13、学中的带电滑块问题。主要是两个及两个以上滑块组成的系统，如滑块与小车、两个以上滑块组成的系统，如滑块与小车、子弹和木块、滑块和箱子、磁场中导轨上的子弹和木块、滑块和箱子、磁场中导轨上的双滑杆、原子物理中的粒子间相互作用等。双滑杆、原子物理中的粒子间相互作用等。以以“子弹打木块子弹打木块”问题为例，总结规律。问题为例，总结规律。关于关于“子弹打木块子弹打木块”问题特征与规律问题特征与规律 动力学规律：动力学规律：运动学规律：运动学规律：动量规律：动量规律： 由两个物体组成的系统，所受合外力为由两个物体组成的系统，所受合外力为零而相互作用力为一对恒力零而相互作用力为一对恒力典型情景典型情景规律种种

14、规律种种模型特征：模型特征： 两物体的加速度大小与质量成反比两物体的加速度大小与质量成反比系统的总动量定恒系统的总动量定恒 两个作匀变速运动物体的追及问题、相两个作匀变速运动物体的追及问题、相对运动问题对运动问题力对力对“子弹子弹”做的功等于做的功等于“子弹子弹”动能的变化量：动能的变化量：能量规律：能量规律：力对力对“木块木块”做的功等于做的功等于“木块木块”动能变化量：动能变化量： 一对力的功等于系统动能变化量：一对力的功等于系统动能变化量： 因为滑动摩擦力对系统做的总功小于零使系统因为滑动摩擦力对系统做的总功小于零使系统的机械能（动能）减少，内能增加，增加的内能的机械能（动能）减少，内能

15、增加，增加的内能q=fs，s为两物体相对滑行的路程为两物体相对滑行的路程2022121mmtmfmvmvsf2022121mmtmfmvmvsf)2121(2121)(202022mmmtmtmmfmvmvmvmvssfvm0mvm/m+mtv0dt0vm0vmtvmtdtv0t0“子弹子弹”穿出穿出“木块木块”“子弹子弹”未穿出未穿出“木块木块”图象描述图象描述练 习 例例5.如图所示如图所示,质量质量m的平板小车左端放着的平板小车左端放着m的铁块，它与车之间的动摩擦因数为的铁块，它与车之间的动摩擦因数为.开始时开始时车与铁块同以车与铁块同以v0的速度向右在光滑水平地面上的速度向右在光滑水平

16、地面上前进前进,并使车与墙发生正碰并使车与墙发生正碰.设碰撞时间极短设碰撞时间极短,碰碰撞时无机械能损失撞时无机械能损失,且车身足够长且车身足够长,使铁块始终使铁块始终不能与墙相碰不能与墙相碰.求求: 铁块在小车上滑行的总路程铁块在小车上滑行的总路程. (g=10m/s2)v0解：解：小车与墙碰撞后系统总动量向右，小车与墙碰撞后系统总动量向右，小车不断与墙相碰，最后停在墙根处小车不断与墙相碰，最后停在墙根处若若mm，若若m m，20)(21vmmmgs mgvmms 220 小车与墙碰撞后系统总动量向左，小车与墙碰撞后系统总动量向左，铁块与小车最终一起向左做匀速直线运动，而系铁块与小车最终一起

17、向左做匀速直线运动，而系统能量的损失转化为内能统能量的损失转化为内能 vmmmvmv 00 2202121vmmvmmsmg mmgmvs 202返回返回弹簧问题弹簧问题 对两个（及两个以上）物体与弹簧组成对两个（及两个以上）物体与弹簧组成的系统在相互作用过程中的问题。的系统在相互作用过程中的问题。能量变化方面能量变化方面：若外力和除弹簧以外的内力不做功，：若外力和除弹簧以外的内力不做功，系统机械能守恒；若外力和除弹簧以外的内力做功，系统机械能守恒；若外力和除弹簧以外的内力做功，系统总机械能的改变量等于外力及上述内力的做功系统总机械能的改变量等于外力及上述内力的做功总和。总和。相互作用过程特征

18、方面相互作用过程特征方面：弹簧压缩或伸长到最大程：弹簧压缩或伸长到最大程度时弹簧两端物体具有度时弹簧两端物体具有相同速度相同速度。返回05全国全国24题题 如图，质量为如图，质量为m1的物体的物体a经一轻质弹簧经一轻质弹簧与下方地面上的质量为与下方地面上的质量为m2的物体的物体b相连，弹簧的劲度相连，弹簧的劲度系数为系数为k，a、b都处于静止状态。一条不可伸长的轻都处于静止状态。一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体绳绕过轻滑轮，一端连物体a，另一端连一轻挂钩。，另一端连一轻挂钩。开始时各段绳都处于伸直状态，开始时各段绳都处于伸直状态，a上方的一段绳沿竖上方的一段绳沿竖直方向。现在挂钩上升一

19、质量为直方向。现在挂钩上升一质量为m3的物体的物体c并从静止并从静止状态释放，已知它恰好能使状态释放，已知它恰好能使b离开地面但不继续上升。离开地面但不继续上升。若将若将c换成另一个质量为换成另一个质量为m1+m3的物体的物体d，仍从上述初始位置由静止状态释放，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次则这次b刚离地时刚离地时d的速度的大小是的速度的大小是多少？已知重力加速度为多少？已知重力加速度为g。解析：开始时，解析：开始时，a、b静止，设弹簧压缩量为静止，设弹簧压缩量为x1，有，有 kx1=m1g 挂挂c并释放后，并释放后，c向下运动，向下运动，a向上运动，设向上运动，设b刚要离地时弹簧伸刚

20、要离地时弹簧伸长量为长量为x2，有：，有：kx2=m2g b不再上升，表示此时不再上升，表示此时a和和c的速度为零，的速度为零，c已降到其最低点。由已降到其最低点。由机械能守恒，与初始状态相比，弹簧性势能的增加量为机械能守恒，与初始状态相比，弹簧性势能的增加量为 e=m3g(x1+x2)m1g(x1+x2) c换成换成d后，当后，当b刚离地时弹簧势能的增量与前一次相同，由能量刚离地时弹簧势能的增量与前一次相同，由能量关系得关系得 由由式得式得 由由式得式得 exxgmxxgmmvmvmm)()()(21)(21211211321213)()2(21211231xxgmvmmkmmgmmmv)2()(2312211 练习：如图所示，轻弹簧的一端固定，另一端练习：如图所示，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块与滑块b相连，相连，b静止在水平直导轨上，弹簧处静止在水平直导轨上，弹簧处在原长状态。另一质量与在原长状态。另一质量与b相同滑块相同滑块a，从导轨，从导轨上的上的p点以某一初速度向点以某一