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1、第三课时动量和能量第三课时动量和能量第一页，本课件共有45页第一关第一关:基础关基础关 展望高考展望高考第二页，本课件共有45页基础知识基础知识一一 力学的知识体系力学的知识体系知识讲解知识讲解力学研究的是物体的受力作用与运动变化的关系力学研究的是物体的受力作用与运动变化的关系,以三条线索以三条线索(包括包括五条重要规律五条重要规律)为纽带建立联系为纽带建立联系,如下表所示如下表所示:第三页，本课件共有45页第四页，本课件共有45页二二 解决动力学问题的三个基本观点解决动力学问题的三个基本观点知识讲解知识讲解1.牛顿运动定律结合运动学公式牛顿运动定律结合运动学公式(我们称为力的观点我们称为力的
2、观点),这是解决力这是解决力学问题的基本思路和方法学问题的基本思路和方法,此种方法往往求得的是瞬时关系此种方法往往求得的是瞬时关系.利利用此种方法解题必须考虑运动状态改变的细节用此种方法解题必须考虑运动状态改变的细节.从中学研究的范围从中学研究的范围来看来看,只能用于匀变速运动只能用于匀变速运动(包括直线和曲线运动包括直线和曲线运动).第五页，本课件共有45页2.动量定理和动量守恒定律动量定理和动量守恒定律(动量观点动量观点).3.动能定理和能量守恒定律动能定理和能量守恒定律(能量观点能量观点).这两个观点研究的是物体或系统运动变化所经历的过程中状态的这两个观点研究的是物体或系统运动变化所经历
3、的过程中状态的改变改变,它要求无需对过程是怎样变化的细节深入的研究它要求无需对过程是怎样变化的细节深入的研究,而更关而更关心的是运动状态变化即改变结果量及其引起变化的原因心的是运动状态变化即改变结果量及其引起变化的原因.第六页，本课件共有45页对于不涉及物体运动过程中的加速度对于不涉及物体运动过程中的加速度,而涉及运动时间的问题而涉及运动时间的问题,特别特别是对于打击是对于打击 碰撞一类问题碰撞一类问题,是时间短且冲力随时间变化是时间短且冲力随时间变化,则应用则应用动量定理求解动量定理求解.对于不涉及物体运动过程中的加速度和时间对于不涉及物体运动过程中的加速度和时间问题问题,无论是恒力做功还是
4、变力做功无论是恒力做功还是变力做功,一般都利用动能定理求解一般都利用动能定理求解;如果只有重力和弹力做功而又不涉及运动过程的加速度和时间如果只有重力和弹力做功而又不涉及运动过程的加速度和时间问题问题,则采用机械能守恒定律则采用机械能守恒定律.第七页，本课件共有45页对于碰撞对于碰撞 反冲一类问题反冲一类问题,应用动量守恒定律求解应用动量守恒定律求解.对于相互作用对于相互作用的两物体的两物体,若明确两物体相对滑动的距离若明确两物体相对滑动的距离,应考虑选用能量守恒应考虑选用能量守恒(或功能关系或功能关系)建立方程建立方程.其中要注意应用动量定理其中要注意应用动量定理 动能定理动能定理,动量守恒定
5、律等规律来解题时动量守恒定律等规律来解题时,物体的位移和速度都要相对物体的位移和速度都要相对同一个参考系同一个参考系.一般都统一以地球为参考系一般都统一以地球为参考系.第八页，本课件共有45页第二关第二关:技法关技法关 解读高考解读高考第九页，本课件共有45页解题技法解题技法一一 滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力做功的特点技法讲解技法讲解滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力做功的特点先研究一个实例先研究一个实例:如图所示如图所示,质量为质量为m m的木块以速度的木块以速度v v0 0滑上原来静止滑上原来静止的质量为的质量为M M的木板的木板,木板长为木板长为L,L,木板与木块之间动摩擦因数为木板与木块
6、之间动摩擦因数为,水平地面光滑水平地面光滑.当木块滑到木板的另一端时当木块滑到木板的另一端时,木块和木板木块和木板的速度分别为的速度分别为v v1 1 v v2 2,木板对地的位移为木板对地的位移为s.s.第十页，本课件共有45页在两者相互作用的过程中在两者相互作用的过程中,木块木块m在滑动摩擦力作用下向右做在滑动摩擦力作用下向右做匀减速运动匀减速运动,木板向右做匀加速运动木板向右做匀加速运动,分别对它们用动能定理分别对它们用动能定理.对木块对木块:-mg(L+s)=对木板对木板:mgs=以上两式相加得以上两式相加得:-mgL=整理得整理得:mgL=第十一页，本课件共有45页对上述几个方程进行
7、讨论对上述几个方程进行讨论:式中木块减少的动能分为两部分式中木块减少的动能分为两部分,一部分通过摩擦力对木板做正功一部分通过摩擦力对木板做正功,转移到木板上成为木板的转移到木板上成为木板的动能动能;另一部分通过克服摩擦力做功另一部分通过克服摩擦力做功,转化成系统的内能转化成系统的内能.第十二页，本课件共有45页式中式中,等号右边是木块和木板在运动过程中减少的机械能等号右边是木块和木板在运动过程中减少的机械能,而系而系统减少的机械能全部转化为系统的内能统减少的机械能全部转化为系统的内能,即热量即热量.可见可见,在这在这类类“摩擦生热摩擦生热”的问题中的问题中,系统在相互作用过程中产生的热系统在相
8、互作用过程中产生的热能能(等于减少的机械能等于减少的机械能)等于系统之间的摩擦力和物体相对位移的等于系统之间的摩擦力和物体相对位移的乘积乘积.即即:Q=mgs相对相对.此式可作为一个公式直接应用此式可作为一个公式直接应用.第十三页，本课件共有45页综上所述综上所述,滑动摩擦力做功有以下特点滑动摩擦力做功有以下特点:(1)滑动摩擦力可以对物体做正功滑动摩擦力可以对物体做正功,也可以对物体做负功也可以对物体做负功,还可以还可以不做功不做功(比如物体在有摩擦的地面上滑动时比如物体在有摩擦的地面上滑动时,地面受的摩擦力对地面受的摩擦力对地面就不做功地面就不做功).(2)一对滑动摩擦力做功的过程中一对滑
9、动摩擦力做功的过程中,能量的转化有两种情况能量的转化有两种情况:一是一是相互摩擦的物体之间有机械能的转移相互摩擦的物体之间有机械能的转移;二是机械能转化为内能二是机械能转化为内能,转化为内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积转化为内能的量值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积.(3)相互摩擦的系统内相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力所做的功总是负值一对滑动摩擦力所做的功总是负值,其绝对值其绝对值恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积恰等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,即恰等于系统损失的即恰等于系统损失的机械能机械能.第十四页，本课件共有45页典例剖析典例剖析【例例1】一质量为一质量为M 长为长为L的长方形木
10、板的长方形木板B放在光滑的水平地面放在光滑的水平地面上上,在其左端放一质量为在其左端放一质量为m的小木块的小木块A,mM.现以地面为参考系现以地面为参考系,给给A和和B以大小相等以大小相等 方向相反的初速度方向相反的初速度,如图所示如图所示,使使A开始向开始向右运动右运动,B开始向左运动开始向左运动,但是但是,最后最后A刚好没有滑离刚好没有滑离B板板.求小木求小木块块A向右运动到达的最远处向右运动到达的最远处(从地面上看从地面上看)离出发点的距离离出发点的距离.第十五页，本课件共有45页解析解析 小木块小木块A先向右减速运动到速度先向右减速运动到速度vA=0,后又向左加速直后又向左加速直至与木
11、块至与木块B具有相同速度具有相同速度v2,木块木块B一直向左减速运动直至与一直向左减速运动直至与A具有相同速度具有相同速度v2,以后以后A B以以v2匀速向左运动匀速向左运动,整个过程中木板整个过程中木板与木块组成的系统动量守恒与木块组成的系统动量守恒.由动量守恒定律有由动量守恒定律有:Mv0-mv0=(M+m)v2第十六页，本课件共有45页第十七页，本课件共有45页二二 子弹打击木块模型子弹打击木块模型技法讲解技法讲解1.木块固定木块固定,子弹留在其中子弹留在其中,对子弹有对子弹有:可求得射入的深度可求得射入的深度d.第十八页，本课件共有45页2.木块固定木块固定,子弹穿出子弹穿出.(设木块
12、厚度为设木块厚度为L)对子弹由动能定理得对子弹由动能定理得:由此可求得由此可求得v0.第十九页，本课件共有45页3.木块不固定木块不固定,子弹留在其中子弹留在其中.(设地面光滑设地面光滑)如图所示如图所示,子弹位移为子弹位移为s1,木块位移为木块位移为s2,末速度为末速度为v.第二十页，本课件共有45页第二十一页，本课件共有45页第二十二页，本课件共有45页4.木块不固定木块不固定,子弹最后穿出子弹最后穿出,设穿出时木块速度为设穿出时木块速度为v2,子弹速度为子弹速度为v1,如图所示如图所示.第二十三页，本课件共有45页第二十四页，本课件共有45页典例剖析典例剖析【例例2】一质量为一质量为M的
13、木块静止于光滑水平地面上的木块静止于光滑水平地面上,一质量为一质量为m的的子弹以初速度子弹以初速度v0射入木块并最终停留在木块中射入木块并最终停留在木块中.在子弹射入木在子弹射入木块的过程所受的阻力恒定块的过程所受的阻力恒定,如图所示如图所示,试求子弹进入木块的过程试求子弹进入木块的过程中系统产生的热量中系统产生的热量Q和木块相对地面的位移大小和木块相对地面的位移大小s1.第二十五页，本课件共有45页第二十六页，本课件共有45页第二十七页，本课件共有45页三三 用动量和能量的观点分析解决问题的基本思路用动量和能量的观点分析解决问题的基本思路技法讲解技法讲解用动量和能量的观点分析解决问题的基本思
14、路用动量和能量的观点分析解决问题的基本思路:用动量和能量的观点分析解决问题时用动量和能量的观点分析解决问题时,应首先判断是否满足动量守应首先判断是否满足动量守恒定律和机械能守恒定律的条件恒定律和机械能守恒定律的条件,这两个守恒定律一般用来求物这两个守恒定律一般用来求物体在某状态时的速度体在某状态时的速度.第二十八页，本课件共有45页若不满足动量守恒定律和机械能守恒定律的条件若不满足动量守恒定律和机械能守恒定律的条件,再从研究对再从研究对象上分析象上分析,若研究的对象是单个物体若研究的对象是单个物体,应优先考虑用动量定理或应优先考虑用动量定理或动能定理动能定理(涉及力和时间的问题用动量定理涉及力
15、和时间的问题用动量定理,涉及力和位移的问题涉及力和位移的问题用动能定理用动能定理);若研究的对象是一个系统若研究的对象是一个系统,或涉及到功能关系或涉及到功能关系,则应则应考虑从能量守恒定律的角度分析解决考虑从能量守恒定律的角度分析解决.总之总之,需要用动量和能量观点处理的题目特点是过程复杂需要用动量和能量观点处理的题目特点是过程复杂 难度难度大大 综合性强综合性强 灵活性高灵活性高,这就要求我们掌握分析解决这类问题的特这就要求我们掌握分析解决这类问题的特点和方法点和方法,切实提高审题能力和过程分析能力切实提高审题能力和过程分析能力.第二十九页，本课件共有45页典例剖析典例剖析【例例3】如图所
16、示如图所示,光滑轨道上光滑轨道上,小车小车A B用轻弹簧连接用轻弹簧连接,将弹簧将弹簧压缩后用细绳系在压缩后用细绳系在A B上上.然后使然后使A B以速度以速度v0沿轨道向右运沿轨道向右运动动,运动中细绳突然断开运动中细绳突然断开,当弹簧第一次恢复到自然长度时当弹簧第一次恢复到自然长度时,A的的速度刚好为速度刚好为0,已知已知A B的质量分别为的质量分别为mA mB,且且mAmB.求求:第三十页，本课件共有45页(1)被压缩的弹簧具有的弹性势能被压缩的弹簧具有的弹性势能Ep.(2)试定量分析试定量分析 讨论在以后的运动过程中讨论在以后的运动过程中,小车小车B有无速度为有无速度为0的的时刻时刻.
17、第三十一页，本课件共有45页第三十二页，本课件共有45页第三十三页，本课件共有45页第三关第三关:训练关训练关 笑对高考笑对高考第三十四页，本课件共有45页随堂随堂训练训练1.水平传送带以速度水平传送带以速度v匀速运动匀速运动,现将一小工件轻轻放到传送带现将一小工件轻轻放到传送带上上,它将在传送带上滑动一段时间后才与传送带保持相对静止它将在传送带上滑动一段时间后才与传送带保持相对静止,设工件的质量为设工件的质量为m,它与传送带间的动摩擦因数为它与传送带间的动摩擦因数为,在相对滑动在相对滑动过程中过程中()第三十五页，本课件共有45页A.传送带对工件做的功为传送带对工件做的功为B.产生的内能为产
18、生的内能为C.传送带对工件做的功为零传送带对工件做的功为零D.传送带作用于工件的冲量为传送带作用于工件的冲量为mv第三十六页，本课件共有45页解析解析:当工件的速度增为当工件的速度增为v时时,与传送带相对静止与传送带相对静止,此前工件的加速此前工件的加速度度a=g,相对地面的位移相对地面的位移 运动时间运动时间 相对相对传送带落后的距离传送带落后的距离s相对相对=过程中产生的内能过程中产生的内能Q=mgs相对相对=,传送带对工件做的功传送带对工件做的功 (动能定理动能定理),传送带作用于工件的冲量指的是传传送带作用于工件的冲量指的是传送带对工件的支持力和摩擦力的冲量的矢量和送带对工件的支持力和
19、摩擦力的冲量的矢量和,而而mv仅为仅为摩擦力对工件的冲量摩擦力对工件的冲量(也是合外力对工件的冲量也是合外力对工件的冲量).答案答案:AB第三十七页，本课件共有45页2.如图所示如图所示,木块木块A放在木块放在木块B上左侧上左侧,用恒力用恒力F将将A拉到拉到B的右端的右端,第一第一次将次将B固定在地面上固定在地面上,F做功为做功为W1,生热为生热为Q1;第二次让第二次让B可以在可以在光滑地面上自由滑动光滑地面上自由滑动,这次这次F做的功为做的功为W2,生热为生热为Q2,则应有则应有()第三十八页，本课件共有45页A.W1W2,Q1=Q2 B.W1=W2,Q1=Q2C.W1W2,Q1Q2 D.W
20、1=W2,Q1lW1W2,因而正确选项为因而正确选项为A.答案答案:A第三十九页，本课件共有45页3.如图所示如图所示,小球小球A和小球和小球B质量相同质量相同,球球B置于光滑水平面上置于光滑水平面上,当球当球A从高为从高为h处由静止摆下处由静止摆下,到达最低点恰好与到达最低点恰好与B相撞相撞,并粘合在并粘合在一起继续摆动一起继续摆动,它们能上升的最大高度是它们能上升的最大高度是()第四十页，本课件共有45页答案答案:C第四十一页，本课件共有45页第四十二页，本课件共有45页答案答案:AB第四十三页，本课件共有45页5.(山东理综山东理综)一个物体静置于光滑水平面上一个物体静置于光滑水平面上,
21、外外面扣一质量为面扣一质量为M的盒子的盒子,如右图所示如右图所示.现现 给盒子一初速度给盒子一初速度v0,此后此后,盒子运动的盒子运动的v-t图图 象呈周期性变化象呈周期性变化,如下图所示如下图所示.请据此求盒请据此求盒 内物体的质量内物体的质量.第四十四页，本课件共有45页解析解析:设物体的质量为设物体的质量为m,t0时刻受盒子碰撞获得速度时刻受盒子碰撞获得速度v,根据动根据动量守恒定律量守恒定律Mv0=mv3t0时刻物体与盒子右壁碰撞使盒子速度又变为时刻物体与盒子右壁碰撞使盒子速度又变为v0,说明碰撞是说明碰撞是弹性碰撞弹性碰撞 联立联立解得解得m=M(也可通过图象分析得出也可通过图象分析得出v0=v,结合动量守恒结合动量守恒,得出正确结果得出正确结果)答案答案:m=M第四十五页，本课件共有45页