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1、高三物理课件动量和能量问题上第1页，本讲稿共38页 专题解说专题解说一一.命题趋向与考点命题趋向与考点动量和能量贯穿整个物理学动量和能量贯穿整个物理学动量和能量贯穿整个物理学动量和能量贯穿整个物理学,涉及到涉及到涉及到涉及到“力学、热学、电磁学、光力学、热学、电磁学、光力学、热学、电磁学、光力学、热学、电磁学、光学、原子物理学学、原子物理学学、原子物理学学、原子物理学”等等等等,从动量和能量的角度分析处理问题是研究从动量和能量的角度分析处理问题是研究从动量和能量的角度分析处理问题是研究从动量和能量的角度分析处理问题是研究物理问题的一条重要的途径物理问题的一条重要的途径物理问题的一条重要的途径物
2、理问题的一条重要的途径,也是解决物理问题最重要的思维方法之也是解决物理问题最重要的思维方法之也是解决物理问题最重要的思维方法之也是解决物理问题最重要的思维方法之一一一一.功和功率、动能和动能定理、重力的功和重力势能、弹性势能、机械功和功率、动能和动能定理、重力的功和重力势能、弹性势能、机械功和功率、动能和动能定理、重力的功和重力势能、弹性势能、机械功和功率、动能和动能定理、重力的功和重力势能、弹性势能、机械能守恒定律是历年高考的必考内容，考查的知识点覆盖面全能守恒定律是历年高考的必考内容，考查的知识点覆盖面全能守恒定律是历年高考的必考内容，考查的知识点覆盖面全能守恒定律是历年高考的必考内容，考
3、查的知识点覆盖面全,频率高，题频率高，题频率高，题频率高，题型全。动能定理、机械能守恒定律是重点和难点型全。动能定理、机械能守恒定律是重点和难点型全。动能定理、机械能守恒定律是重点和难点型全。动能定理、机械能守恒定律是重点和难点,用能量观点是解决用能量观点是解决用能量观点是解决用能量观点是解决动力学问题的三大途径之一动力学问题的三大途径之一动力学问题的三大途径之一动力学问题的三大途径之一.考题内容经常与牛顿运动定律、曲线考题内容经常与牛顿运动定律、曲线考题内容经常与牛顿运动定律、曲线考题内容经常与牛顿运动定律、曲线运动、动量守恒定律、电磁学等方面知识综合运动、动量守恒定律、电磁学等方面知识综合
4、运动、动量守恒定律、电磁学等方面知识综合运动、动量守恒定律、电磁学等方面知识综合,物理过程复杂物理过程复杂物理过程复杂物理过程复杂,综合综合综合综合分析的能力要求较高分析的能力要求较高分析的能力要求较高分析的能力要求较高,这部分知识能密切联系生活实际、联系现代科这部分知识能密切联系生活实际、联系现代科这部分知识能密切联系生活实际、联系现代科这部分知识能密切联系生活实际、联系现代科学技术学技术学技术学技术,因此要加强综合题的练习因此要加强综合题的练习因此要加强综合题的练习因此要加强综合题的练习,学会将复杂的物理过程分解成若干学会将复杂的物理过程分解成若干学会将复杂的物理过程分解成若干学会将复杂的
5、物理过程分解成若干子过程子过程子过程子过程,分析每一个过程的始末状态及过程中力、加速度、速度、分析每一个过程的始末状态及过程中力、加速度、速度、分析每一个过程的始末状态及过程中力、加速度、速度、分析每一个过程的始末状态及过程中力、加速度、速度、能量和动量的变化能量和动量的变化能量和动量的变化能量和动量的变化,建立物理模型建立物理模型建立物理模型建立物理模型,灵活运用牛顿定律、动能定理、灵活运用牛顿定律、动能定理、灵活运用牛顿定律、动能定理、灵活运用牛顿定律、动能定理、动量定理及能量转化的方法提高解决实际问题的能力动量定理及能量转化的方法提高解决实际问题的能力动量定理及能量转化的方法提高解决实际
6、问题的能力动量定理及能量转化的方法提高解决实际问题的能力.第2页，本讲稿共38页 力运动动量定理牛二定律动能定理冲量动量 功动能动量守恒动量守恒机械能守恒 专题解说专题解说二二.知识概要与方法知识概要与方法第3页，本讲稿共38页 专题解说专题解说1.关于功关于功a a、功的本质：、功的本质：、功的本质：、功的本质：一个力对物体做了功，产生的效果是物体一个力对物体做了功，产生的效果是物体一个力对物体做了功，产生的效果是物体一个力对物体做了功，产生的效果是物体的能量发生了变化；不同形式的能量的转化及能量在物体的能量发生了变化；不同形式的能量的转化及能量在物体的能量发生了变化；不同形式的能量的转化及
7、能量在物体的能量发生了变化；不同形式的能量的转化及能量在物体间的转移除了由于热传递而使内能发生转移这种情况外，间的转移除了由于热传递而使内能发生转移这种情况外，间的转移除了由于热传递而使内能发生转移这种情况外，间的转移除了由于热传递而使内能发生转移这种情况外，都是做功的结果；能量的变化是由做功引起的，其值可用都是做功的结果；能量的变化是由做功引起的，其值可用都是做功的结果；能量的变化是由做功引起的，其值可用都是做功的结果；能量的变化是由做功引起的，其值可用功来量度功来量度功来量度功来量度WWE E。b b、摩擦力做功情况：、摩擦力做功情况：、摩擦力做功情况：、摩擦力做功情况：一对一对一对一对静
8、摩擦力不会产生热量静摩擦力不会产生热量静摩擦力不会产生热量静摩擦力不会产生热量，一个，一个，一个，一个做正功，另一个必做等量的负功做正功，另一个必做等量的负功做正功，另一个必做等量的负功做正功，另一个必做等量的负功,只有机械能的互相转移，只有机械能的互相转移，只有机械能的互相转移，只有机械能的互相转移，而没有机械能与其他形式的能的转化，静摩擦力只起着传而没有机械能与其他形式的能的转化，静摩擦力只起着传而没有机械能与其他形式的能的转化，静摩擦力只起着传而没有机械能与其他形式的能的转化，静摩擦力只起着传递机械能的作用；一对递机械能的作用；一对递机械能的作用；一对递机械能的作用；一对滑动摩擦力做功滑
9、动摩擦力做功滑动摩擦力做功滑动摩擦力做功的代数和一定的代数和一定的代数和一定的代数和一定为负为负为负为负，总使系统机械能减少并转化为内能，即总使系统机械能减少并转化为内能，即总使系统机械能减少并转化为内能，即总使系统机械能减少并转化为内能，即“摩擦生热摩擦生热摩擦生热摩擦生热”，且，且，且，且有有有有QQE EFF s s。第4页，本讲稿共38页 专题解说专题解说c c、一对相互作用力做功的情况：、一对相互作用力做功的情况：、一对相互作用力做功的情况：、一对相互作用力做功的情况：(1)(1)作用力做正功时，反作用力做正功时，反作用力做正功时，反作用力做正功时，反作用力可以做正功，也可以做负功，
10、还可以不做功；作用作用力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功；作用作用力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功；作用作用力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功；作用力做负功、不做功时，反作用力亦同样如此力做负功、不做功时，反作用力亦同样如此力做负功、不做功时，反作用力亦同样如此力做负功、不做功时，反作用力亦同样如此.(2).(2)一对作用一对作用一对作用一对作用力与反作用力对系统所做功的总和可以是正功力与反作用力对系统所做功的总和可以是正功力与反作用力对系统所做功的总和可以是正功力与反作用力对系统所做功的总和可以是正功,也可以是也可以是也可以是也可以是负功负功负功负功,还可以零还可以零还可
11、以零还可以零 d d、求功的几种基本方法：、求功的几种基本方法：、求功的几种基本方法：、求功的几种基本方法：恒力做功恒力做功恒力做功恒力做功常用公式常用公式常用公式常用公式WWFSFScoscos 和和和和PP V V求解；求解；求解；求解；变力做功变力做功变力做功变力做功常用方法是动能定理或功能关系；常用方法是动能定理或功能关系；常用方法是动能定理或功能关系；常用方法是动能定理或功能关系；W=PtW=Pt求解；求解；求解；求解；或或或或 求解求解求解求解 求合力的功求合力的功求合力的功求合力的功：可先算各力所做的功，再求代数和；或先：可先算各力所做的功，再求代数和；或先：可先算各力所做的功，
12、再求代数和；或先：可先算各力所做的功，再求代数和；或先求合力再求合力功。求合力再求合力功。求合力再求合力功。求合力再求合力功。第5页，本讲稿共38页 专题解说专题解说.应用动能定理的解题思路：应用动能定理的解题思路：动能定理：动能定理：动能定理：动能定理：WW合合合合=mv=mvt t2 2mvmv0 02 2确定研究对象及研究过程；确定研究对象及研究过程；确定研究对象及研究过程；确定研究对象及研究过程；进行受力和运动情况分析，确认每个力做功情况；进行受力和运动情况分析，确认每个力做功情况；进行受力和运动情况分析，确认每个力做功情况；进行受力和运动情况分析，确认每个力做功情况；确定物体的初、末
13、状态的动能；确定物体的初、末状态的动能；确定物体的初、末状态的动能；确定物体的初、末状态的动能；最后根据动能定理列方程求解。最后根据动能定理列方程求解。最后根据动能定理列方程求解。最后根据动能定理列方程求解。.应用机械能守恒定律的解题思路：应用机械能守恒定律的解题思路：定对象定对象定对象定对象(物体和地球、弹簧系统物体和地球、弹簧系统物体和地球、弹簧系统物体和地球、弹簧系统)；受力和运动及各力做功情况分析，确认是否满足守恒；受力和运动及各力做功情况分析，确认是否满足守恒；受力和运动及各力做功情况分析，确认是否满足守恒；受力和运动及各力做功情况分析，确认是否满足守恒；选择零势面（点）；选择零势面
14、（点）；选择零势面（点）；选择零势面（点）；明确初、末状态；明确初、末状态；明确初、末状态；明确初、末状态；由机械能守恒定律列方程求解由机械能守恒定律列方程求解由机械能守恒定律列方程求解由机械能守恒定律列方程求解.第6页，本讲稿共38页 专题解说专题解说.常用的功能关系常用的功能关系WW合合合合=E=Ek k 外力对物体所做的总功等于物体动能的变化外力对物体所做的总功等于物体动能的变化外力对物体所做的总功等于物体动能的变化外力对物体所做的总功等于物体动能的变化.WWF F=E=E机械机械机械机械 除重力外其它力对物体做功代数和等于物除重力外其它力对物体做功代数和等于物除重力外其它力对物体做功代
15、数和等于物除重力外其它力对物体做功代数和等于物体机械能的变化。体机械能的变化。体机械能的变化。体机械能的变化。WWGG=EEp p 重力对物体所做的功等于物体重力势能变重力对物体所做的功等于物体重力势能变重力对物体所做的功等于物体重力势能变重力对物体所做的功等于物体重力势能变化的负值。化的负值。化的负值。化的负值。克服一对滑动摩擦力所做的净功等于机械能的减少克服一对滑动摩擦力所做的净功等于机械能的减少克服一对滑动摩擦力所做的净功等于机械能的减少克服一对滑动摩擦力所做的净功等于机械能的减少 E=fS E=fS （S S 为相对位移）为相对位移）为相对位移）为相对位移）WW电电电电=EEp p 电
16、场力对物体所做的功等于电势能变化的电场力对物体所做的功等于电势能变化的电场力对物体所做的功等于电势能变化的电场力对物体所做的功等于电势能变化的负值。负值。负值。负值。WWQ=E Q=E 物体内能的变化等于物体与外界之间功和物体内能的变化等于物体与外界之间功和物体内能的变化等于物体与外界之间功和物体内能的变化等于物体与外界之间功和热传递之和。热传递之和。热传递之和。热传递之和。以及楞次定律以及楞次定律以及楞次定律以及楞次定律 克服安培力所做的功克服安培力所做的功克服安培力所做的功克服安培力所做的功等于感应电能的增加等于感应电能的增加等于感应电能的增加等于感应电能的增加 第7页，本讲稿共38页 专
17、题解说专题解说 在核反应中，发生在核反应中，发生在核反应中，发生在核反应中，发生 mm的质量亏损，即有的质量亏损，即有的质量亏损，即有的质量亏损，即有 mcmc2 2的能量释放出来。的能量释放出来。的能量释放出来。的能量释放出来。光电子的最大初动能等于入射光子光电子的最大初动能等于入射光子光电子的最大初动能等于入射光子光电子的最大初动能等于入射光子能量和金属逸出功之差。能量和金属逸出功之差。能量和金属逸出功之差。能量和金属逸出功之差。WW=P P V V 气体等压膨胀或压缩时所做的功。气体等压膨胀或压缩时所做的功。气体等压膨胀或压缩时所做的功。气体等压膨胀或压缩时所做的功。5.利用能量守恒定律
18、求解的物理问题具有的特点：利用能量守恒定律求解的物理问题具有的特点：利用能量守恒定律求解的物理问题具有的特点：利用能量守恒定律求解的物理问题具有的特点：题目所述的物理问题中，有能量由某种形式转化为另一题目所述的物理问题中，有能量由某种形式转化为另一题目所述的物理问题中，有能量由某种形式转化为另一题目所述的物理问题中，有能量由某种形式转化为另一种形式；种形式；种形式；种形式；题中参与转化的各种形式的能，每种形式的能如何转化题中参与转化的各种形式的能，每种形式的能如何转化题中参与转化的各种形式的能，每种形式的能如何转化题中参与转化的各种形式的能，每种形式的能如何转化或转移，根据能量守恒列出方程即总
19、能量不变或减少的能或转移，根据能量守恒列出方程即总能量不变或减少的能或转移，根据能量守恒列出方程即总能量不变或减少的能或转移，根据能量守恒列出方程即总能量不变或减少的能等于增加的能。等于增加的能。等于增加的能。等于增加的能。第8页，本讲稿共38页 专题聚焦专题聚焦1.动能定理的应用问题动能定理的应用问题例例例例1.1.“神舟六号神舟六号神舟六号神舟六号”飞船在返回时先要进行姿态调整飞船在返回时先要进行姿态调整飞船在返回时先要进行姿态调整飞船在返回时先要进行姿态调整,飞船的飞船的飞船的飞船的返回舱与留轨舱分离返回舱与留轨舱分离返回舱与留轨舱分离返回舱与留轨舱分离,返回舱以近返回舱以近返回舱以近返
20、回舱以近8 km/s8 km/s的速度进入大气层的速度进入大气层的速度进入大气层的速度进入大气层,当返回舱距地面当返回舱距地面当返回舱距地面当返回舱距地面30 km30 km时时时时,返回舱上的回收发动机启动返回舱上的回收发动机启动返回舱上的回收发动机启动返回舱上的回收发动机启动,相继相继相继相继完成拉出天线、抛掉底盖等动作完成拉出天线、抛掉底盖等动作完成拉出天线、抛掉底盖等动作完成拉出天线、抛掉底盖等动作.在飞船返回舱距地面在飞船返回舱距地面在飞船返回舱距地面在飞船返回舱距地面20 20 kmkm以下的高度后以下的高度后以下的高度后以下的高度后,速度减为速度减为速度减为速度减为200 m/s
21、200 m/s而匀速下降而匀速下降而匀速下降而匀速下降,此段过程此段过程此段过程此段过程中返回舱所受空气阻力为中返回舱所受空气阻力为中返回舱所受空气阻力为中返回舱所受空气阻力为 ,式中式中式中式中 为大气的密度为大气的密度为大气的密度为大气的密度,v,v是返回舱的运动速度是返回舱的运动速度是返回舱的运动速度是返回舱的运动速度,S,S为与形状特征有关的阻力面积为与形状特征有关的阻力面积为与形状特征有关的阻力面积为与形状特征有关的阻力面积.当当当当返回舱距地面高度为返回舱距地面高度为返回舱距地面高度为返回舱距地面高度为10 km10 km时时时时,打开面积为打开面积为打开面积为打开面积为1200m
22、21200m2的降落的降落的降落的降落伞伞伞伞,直到速度达到直到速度达到直到速度达到直到速度达到8.0 m/s8.0 m/s后匀速下落后匀速下落后匀速下落后匀速下落.为实现软着陆为实现软着陆为实现软着陆为实现软着陆(即着即着即着即着陆时返回舱的速度为陆时返回舱的速度为陆时返回舱的速度为陆时返回舱的速度为0),0),当返回舱离地面当返回舱离地面当返回舱离地面当返回舱离地面1.2 m1.2 m时反冲发动时反冲发动时反冲发动时反冲发动机点火机点火机点火机点火,使返回舱落地的速度减为零使返回舱落地的速度减为零使返回舱落地的速度减为零使返回舱落地的速度减为零,返回舱此时的质量为返回舱此时的质量为返回舱此
23、时的质量为返回舱此时的质量为2.7102.7103 3kg,gkg,g取取取取10m/s10m/s2 2第9页，本讲稿共38页 专题聚焦专题聚焦解解解解:(1):(1):(1):(1)当回收舱速度在当回收舱速度在当回收舱速度在当回收舱速度在200m/s200m/s200m/s200m/s时时时时,重力和阻力平衡而匀速重力和阻力平衡而匀速重力和阻力平衡而匀速重力和阻力平衡而匀速下落，根据牛倾第二定律，下落，根据牛倾第二定律，下落，根据牛倾第二定律，下落，根据牛倾第二定律，mg-Fmg-Fmg-Fmg-Ff f f f=0.=0.=0.=0.根据已知条件，得根据已知条件，得根据已知条件，得根据已知
24、条件，得mgmgmgmgvvvv2 2 2 2S=0,S=0,S=0,S=0,解得解得解得解得 (2)(2)在打开降落伞后，返回舱的加速度先增大而后减小，在打开降落伞后，返回舱的加速度先增大而后减小，加速度方向向上返回舱的速度不断减小，直到速度减小加速度方向向上返回舱的速度不断减小，直到速度减小到到8.0m/s8.0m/s后匀速下落后匀速下落(3(3(3(3）反冲发动机工作后，使回收舱的速度由）反冲发动机工作后，使回收舱的速度由）反冲发动机工作后，使回收舱的速度由）反冲发动机工作后，使回收舱的速度由8.0m/s8.0m/s8.0m/s8.0m/s减小为减小为减小为减小为0 0 0 0，回收舱受
25、重力和反冲力，回收舱受重力和反冲力，回收舱受重力和反冲力，回收舱受重力和反冲力F F F F作用做匀减速运动，运动位移作用做匀减速运动，运动位移作用做匀减速运动，运动位移作用做匀减速运动，运动位移为为为为h=1.2 m.h=1.2 m.h=1.2 m.h=1.2 m.根据动能定理，根据动能定理，根据动能定理，根据动能定理，(mg-F)h=0(mg-F)h=0(mg-F)h=0(mg-F)h=0mvmvmvmv2 2 2 2,解得解得解得解得F=9.910F=9.910F=9.910F=9.9104 4 4 4N.N.N.N.反冲发动机对返回舱做功反冲发动机对返回舱做功反冲发动机对返回舱做功反冲
26、发动机对返回舱做功W=Fh=1.210W=Fh=1.210W=Fh=1.210W=Fh=1.2105 5 5 5 J.J.J.J.(1)(1)用字母表示出返回舱在速度为用字母表示出返回舱在速度为用字母表示出返回舱在速度为用字母表示出返回舱在速度为200 m/s200 m/s时的质量时的质量时的质量时的质量(2(2）分析打开降落伞到反冲发动机点火前，返）分析打开降落伞到反冲发动机点火前，返）分析打开降落伞到反冲发动机点火前，返）分析打开降落伞到反冲发动机点火前，返回舱的加速度和速度的变化情况回舱的加速度和速度的变化情况回舱的加速度和速度的变化情况回舱的加速度和速度的变化情况(3)(3)求反冲发动
27、机的平求反冲发动机的平求反冲发动机的平求反冲发动机的平均反推力的大小及反冲发动机对返回舱做的功均反推力的大小及反冲发动机对返回舱做的功均反推力的大小及反冲发动机对返回舱做的功均反推力的大小及反冲发动机对返回舱做的功第10页，本讲稿共38页 专题聚焦专题聚焦 例例例例2.2.某商场安装了一台倾角为某商场安装了一台倾角为某商场安装了一台倾角为某商场安装了一台倾角为30300 0的自动的自动的自动的自动扶梯扶梯扶梯扶梯,该扶梯在电压为该扶梯在电压为该扶梯在电压为该扶梯在电压为380V380V的电动机带动下以的电动机带动下以的电动机带动下以的电动机带动下以0.4m/s0.4m/s的恒的恒的恒的恒定速率
28、向斜上方移动定速率向斜上方移动定速率向斜上方移动定速率向斜上方移动,电动机的最大输出功率为电动机的最大输出功率为电动机的最大输出功率为电动机的最大输出功率为4.9kw.4.9kw.不不不不载人时测得电动机中的电流为载人时测得电动机中的电流为载人时测得电动机中的电流为载人时测得电动机中的电流为5A,5A,若载人时扶梯的移动速若载人时扶梯的移动速若载人时扶梯的移动速若载人时扶梯的移动速度和不载人时相同度和不载人时相同度和不载人时相同度和不载人时相同,设人的平均质量为设人的平均质量为设人的平均质量为设人的平均质量为60kg,60kg,则这台自动扶则这台自动扶则这台自动扶则这台自动扶梯可同时乘载的最多
29、人数为多少？（梯可同时乘载的最多人数为多少？（梯可同时乘载的最多人数为多少？（梯可同时乘载的最多人数为多少？（g=10m/sg=10m/s2 2）解解解解:电动机的电压恒为电动机的电压恒为电动机的电压恒为电动机的电压恒为380V,380V,380V,380V,扶梯不载人时扶梯不载人时扶梯不载人时扶梯不载人时,电动机中的电电动机中的电电动机中的电电动机中的电流为流为流为流为5A.5A.5A.5A.忽略掉电动机内阻的消耗忽略掉电动机内阻的消耗忽略掉电动机内阻的消耗忽略掉电动机内阻的消耗,认为电动机的输入功率认为电动机的输入功率认为电动机的输入功率认为电动机的输入功率和输出功率相等和输出功率相等和输
30、出功率相等和输出功率相等,即可得到维持扶梯运转的功率为即可得到维持扶梯运转的功率为即可得到维持扶梯运转的功率为即可得到维持扶梯运转的功率为 电动机的最大输出功率为电动机的最大输出功率为电动机的最大输出功率为电动机的最大输出功率为 可用于输送顾客的功率为可用于输送顾客的功率为可用于输送顾客的功率为可用于输送顾客的功率为 由于扶梯以恒定速率向斜上方移动由于扶梯以恒定速率向斜上方移动,每一位顾客所受的每一位顾客所受的力为重力力为重力mgmg和支持力和支持力F FN N,且且F FN N=mg,=mg,电动机通过扶梯的支持力电动机通过扶梯的支持力FNFN对顾客做功对顾客做功,对每一位顾客做功的功率为对
31、每一位顾客做功的功率为P P1 1=F=Fn nvcosa=mgvcos(90vcosa=mgvcos(900 030300 0)=120W,)=120W,则同时乘载的最多人则同时乘载的最多人数数 人人 第11页，本讲稿共38页 专题聚焦专题聚焦 例例例例3.(3.(0404全国全国全国全国2)2)柴油打桩机的重锤由气缸、活塞等若柴油打桩机的重锤由气缸、活塞等若柴油打桩机的重锤由气缸、活塞等若柴油打桩机的重锤由气缸、活塞等若干部件组成干部件组成干部件组成干部件组成,气缸与活塞间有柴油与空气的混合物气缸与活塞间有柴油与空气的混合物气缸与活塞间有柴油与空气的混合物气缸与活塞间有柴油与空气的混合物.
32、在重锤与桩碰撞的在重锤与桩碰撞的在重锤与桩碰撞的在重锤与桩碰撞的过程中过程中过程中过程中,通过压缩使混合物燃烧通过压缩使混合物燃烧通过压缩使混合物燃烧通过压缩使混合物燃烧,产生高温高压气体产生高温高压气体产生高温高压气体产生高温高压气体,从而使桩向下运动从而使桩向下运动从而使桩向下运动从而使桩向下运动,锤向上运动锤向上运动锤向上运动锤向上运动.现把柴油打桩机和打桩过程简化如下：柴油打桩机重锤的质现把柴油打桩机和打桩过程简化如下：柴油打桩机重锤的质现把柴油打桩机和打桩过程简化如下：柴油打桩机重锤的质现把柴油打桩机和打桩过程简化如下：柴油打桩机重锤的质量为量为量为量为m,m,锤在桩帽以上高度为锤在
33、桩帽以上高度为锤在桩帽以上高度为锤在桩帽以上高度为h h处从静止开始沿竖直轨道自由落下处从静止开始沿竖直轨道自由落下处从静止开始沿竖直轨道自由落下处从静止开始沿竖直轨道自由落下,打在质打在质打在质打在质量为量为量为量为M(M(包括桩帽包括桩帽包括桩帽包括桩帽)的钢筋混凝土桩子上的钢筋混凝土桩子上的钢筋混凝土桩子上的钢筋混凝土桩子上.同时同时同时同时,柴油燃烧柴油燃烧柴油燃烧柴油燃烧,产生猛烈推力产生猛烈推力产生猛烈推力产生猛烈推力,锤和桩分离锤和桩分离锤和桩分离锤和桩分离,这一过程的时间极短这一过程的时间极短这一过程的时间极短这一过程的时间极短.随后随后随后随后,桩在泥土中向下桩在泥土中向下桩
34、在泥土中向下桩在泥土中向下移动一距离移动一距离移动一距离移动一距离l.l.已知锤反跳后到达最高点时已知锤反跳后到达最高点时已知锤反跳后到达最高点时已知锤反跳后到达最高点时,锤锤锤锤与已停下的桩幅之间的距离也为与已停下的桩幅之间的距离也为与已停下的桩幅之间的距离也为与已停下的桩幅之间的距离也为h h.已知已知已知已知mm1.0103kg,1.0103kg,MM2.0103kg,2.0103kg,h h2.0m,2.0m,l l0.20m,0.20m,重力加速度重力加速度重力加速度重力加速度g g10m/s10m/s2 2,混合物的混合物的混合物的混合物的质量不计质量不计质量不计质量不计.设桩向下
35、移动的过程中泥土对桩设桩向下移动的过程中泥土对桩设桩向下移动的过程中泥土对桩设桩向下移动的过程中泥土对桩的作用力的作用力的作用力的作用力F F是恒力是恒力是恒力是恒力,求此力的大小求此力的大小求此力的大小求此力的大小.第12页，本讲稿共38页 专题聚焦专题聚焦解：解：解：解：锤自由下落，碰桩前速度锤自由下落，碰桩前速度锤自由下落，碰桩前速度锤自由下落，碰桩前速度v v v v1 1 1 1向下，向下，向下，向下，碰后，已知锤上升高度为（碰后，已知锤上升高度为（h hl l），故刚碰后向上的速度），故刚碰后向上的速度为为 设碰后桩的速度为设碰后桩的速度为V V，方向向下，由动量守恒，方向向下，由
36、动量守恒，桩下降的过程中，根据功能关系，桩下降的过程中，根据功能关系，由以上各式得由以上各式得 代入数值，得代入数值，得 第13页，本讲稿共38页 专题聚焦专题聚焦2.能量守恒定律的应用问题能量守恒定律的应用问题例例例例4.4.目前，运动员跳高时采用较多的是背越式。若某跳目前，运动员跳高时采用较多的是背越式。若某跳目前，运动员跳高时采用较多的是背越式。若某跳目前，运动员跳高时采用较多的是背越式。若某跳高运动员质量为高运动员质量为高运动员质量为高运动员质量为mm，身体重心与跳杆的高度差为，身体重心与跳杆的高度差为，身体重心与跳杆的高度差为，身体重心与跳杆的高度差为h h，他采，他采，他采，他采用
37、背越式跳这一高度，则他在起跳过程中做的功用背越式跳这一高度，则他在起跳过程中做的功用背越式跳这一高度，则他在起跳过程中做的功用背越式跳这一高度，则他在起跳过程中做的功A A必须大于必须大于必须大于必须大于mgh mgh B B必须大于或等于必须大于或等于必须大于或等于必须大于或等于mgh mgh C C可以略小于可以略小于可以略小于可以略小于mgh mgh D D必须略小于必须略小于必须略小于必须略小于mghmgh解解解解:仔细分析运动员过杆的细节仔细分析运动员过杆的细节仔细分析运动员过杆的细节仔细分析运动员过杆的细节.先是头、肩过杆先是头、肩过杆先是头、肩过杆先是头、肩过杆,此时头此时头此时
38、头此时头肩在整个身体上处于最高位置肩在整个身体上处于最高位置肩在整个身体上处于最高位置肩在整个身体上处于最高位置,然后是背、臀依次过杆然后是背、臀依次过杆然后是背、臀依次过杆然后是背、臀依次过杆,此此此此时依次是背、臀处于最高部位时依次是背、臀处于最高部位时依次是背、臀处于最高部位时依次是背、臀处于最高部位,头、肩在过杆后已下降到头、肩在过杆后已下降到头、肩在过杆后已下降到头、肩在过杆后已下降到杆的下方杆的下方杆的下方杆的下方,脚最后过杆脚最后过杆脚最后过杆脚最后过杆,此时脚是身体的最高部位此时脚是身体的最高部位此时脚是身体的最高部位此时脚是身体的最高部位,其余部其余部其余部其余部分都已过杆分
39、都已过杆分都已过杆分都已过杆,且在杆的下方且在杆的下方且在杆的下方且在杆的下方.即身体的各部分是依次逐渐过即身体的各部分是依次逐渐过即身体的各部分是依次逐渐过即身体的各部分是依次逐渐过杆的杆的杆的杆的,而且轮到过杆的部位总是身体的最高部位而且轮到过杆的部位总是身体的最高部位而且轮到过杆的部位总是身体的最高部位而且轮到过杆的部位总是身体的最高部位.这一情景的物理特征是：这一情景的物理特征是：这一情景的物理特征是：这一情景的物理特征是：过杆时，身体的重心始终在杆的过杆时，身体的重心始终在杆的过杆时，身体的重心始终在杆的过杆时，身体的重心始终在杆的下方，运动员重力势能的增加量略小于下方，运动员重力势
40、能的增加量略小于下方，运动员重力势能的增加量略小于下方，运动员重力势能的增加量略小于mghmghmghmgh。运动员在起。运动员在起。运动员在起。运动员在起跳时做的功应等于重力势能的增加量，故跳时做的功应等于重力势能的增加量，故跳时做的功应等于重力势能的增加量，故跳时做的功应等于重力势能的增加量，故C C C C正确。正确。正确。正确。第14页，本讲稿共38页 专题聚焦专题聚焦A A A AB B B BL L L LC C C CV V V VB B B BV V V VC C C C 例例例例5 5、在水平光滑细杆上穿着、在水平光滑细杆上穿着、在水平光滑细杆上穿着、在水平光滑细杆上穿着A
41、A、B B两个刚两个刚两个刚两个刚性小球，两球间距离为性小球，两球间距离为性小球，两球间距离为性小球，两球间距离为L L，用两根长度同为，用两根长度同为，用两根长度同为，用两根长度同为L L的不可伸长的不可伸长的不可伸长的不可伸长的轻绳与的轻绳与的轻绳与的轻绳与C C球连接，开始时三球静止二绳伸直，然后同时球连接，开始时三球静止二绳伸直，然后同时球连接，开始时三球静止二绳伸直，然后同时球连接，开始时三球静止二绳伸直，然后同时释放三球。已知释放三球。已知释放三球。已知释放三球。已知A A、B B、C C三球质量相等，试求三球质量相等，试求三球质量相等，试求三球质量相等，试求A A、B B二球二球
42、二球二球速度速度速度速度V V的大小与的大小与的大小与的大小与C C球到细杆的距离球到细杆的距离球到细杆的距离球到细杆的距离h h之间的关系。之间的关系。之间的关系。之间的关系。解：解：解：解：在任意的如图位置在任意的如图位置在任意的如图位置在任意的如图位置,BC,BC,BC,BC绳与竖直方绳与竖直方绳与竖直方绳与竖直方向成向成向成向成角角角角.因为因为因为因为BCBCBCBC绳不伸长且绷紧绳不伸长且绷紧绳不伸长且绷紧绳不伸长且绷紧,所以所以所以所以V V V VB B B B和和和和V V V VC C C C在绳方向上的投影应相等在绳方向上的投影应相等在绳方向上的投影应相等在绳方向上的投影
43、应相等.即即即即 V V V VC C C CCOS=VCOS=VCOS=VCOS=VB B B BSin Sin Sin Sin 由机械能守恒定律可得由机械能守恒定律可得由机械能守恒定律可得由机械能守恒定律可得 mg(hmg(hmg(hmg(h L/2)L/2)L/2)L/2)mvmvmvmvC C C C2 2 2 2/2/2/2/22(mv2(mv2(mv2(mvB B B B2 2 2 2/2)/2)/2)/2)又因为又因为又因为又因为tgtgtgtg2 2 2 2(L(L(L(L2 2 2 2h h h h2 2 2 2)/h)/h)/h)/h2 2 2 2 由以上各式可得：由以上各
44、式可得：由以上各式可得：由以上各式可得：V V V VB B B B 第15页，本讲稿共38页 专题聚焦专题聚焦A mA m1 1k kB mB m2 2 例例例例6.(6.(0505全国全国全国全国)如图如图如图如图,质量为的物体质量为的物体质量为的物体质量为的物体A A经一轻经一轻经一轻经一轻质弹簧与下方地面上的质量为的物体质弹簧与下方地面上的质量为的物体质弹簧与下方地面上的质量为的物体质弹簧与下方地面上的质量为的物体B B相连相连相连相连,弹簧的劲度系弹簧的劲度系弹簧的劲度系弹簧的劲度系数为数为数为数为k,Ak,A、B B都处于静止状态都处于静止状态都处于静止状态都处于静止状态.一条不可
45、伸长的轻绳绕过轻一条不可伸长的轻绳绕过轻一条不可伸长的轻绳绕过轻一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮滑轮滑轮滑轮,一端连物体一端连物体一端连物体一端连物体A,A,另一端连一轻挂钩另一端连一轻挂钩另一端连一轻挂钩另一端连一轻挂钩.开始时各段绳都处开始时各段绳都处开始时各段绳都处开始时各段绳都处于伸直状态于伸直状态于伸直状态于伸直状态,A,A上方的一段绳沿竖直方向上方的一段绳沿竖直方向上方的一段绳沿竖直方向上方的一段绳沿竖直方向.现在挂钩上升一现在挂钩上升一现在挂钩上升一现在挂钩上升一质量为的物体质量为的物体质量为的物体质量为的物体C C并从静止状态释放并从静止状态释放并从静止状态释放并从静止状态释放,已
46、知它恰好能使已知它恰好能使已知它恰好能使已知它恰好能使B B离开离开离开离开地面但不继续上升地面但不继续上升地面但不继续上升地面但不继续上升.若将若将若将若将C C换成另一个质量为换成另一个质量为换成另一个质量为换成另一个质量为的物体的物体的物体的物体D,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,则这次则这次则这次则这次B B刚离地时刚离地时刚离地时刚离地时D D的速度的大小是多少？已的速度的大小是多少？已的速度的大小是多少？已的速度的大小是多少？已知重力加速度为知重力加速度为知重力加速度为知重力加速度为g g
47、。解解解解:开始时，开始时，开始时，开始时，B B B B静止平衡，设弹簧的压缩量为静止平衡，设弹簧的压缩量为静止平衡，设弹簧的压缩量为静止平衡，设弹簧的压缩量为x x x x1 1 1 1,挂挂挂挂C C C C后后后后,当当当当B B B B刚要离地时刚要离地时刚要离地时刚要离地时,设弹簧伸长量为设弹簧伸长量为设弹簧伸长量为设弹簧伸长量为x x x x2 2 2 2,有有有有 第16页，本讲稿共38页 专题聚焦专题聚焦此时，此时，此时，此时，A A A A和和和和C C C C速度均为零。从挂速度均为零。从挂速度均为零。从挂速度均为零。从挂C C C C到此时，到此时，到此时，到此时，根据
48、机械能守恒定律弹簧弹性势能的改变根据机械能守恒定律弹簧弹性势能的改变根据机械能守恒定律弹簧弹性势能的改变根据机械能守恒定律弹簧弹性势能的改变量为量为量为量为 将将将将C C C C换成换成换成换成D D D D后，有后，有后，有后，有 联立以上各式可以解得联立以上各式可以解得联立以上各式可以解得联立以上各式可以解得 A mA m1 1k kB mB m2 2注：注：注：注：开始开始开始开始A A A A、B B B B静止静止静止静止,属于平衡现象属于平衡现象属于平衡现象属于平衡现象.挂挂挂挂C C C C后是一个运动过程后是一个运动过程后是一个运动过程后是一个运动过程,先加速后先加速后先加速
49、后先加速后减速减速减速减速,用功能关系列方程用功能关系列方程用功能关系列方程用功能关系列方程,A,A,A,A重力势能增加重力势能增加重力势能增加重力势能增加,C,C,C,C重力势能减少重力势能减少重力势能减少重力势能减少,还有弹簧还有弹簧还有弹簧还有弹簧的弹性势能变化的弹性势能变化的弹性势能变化的弹性势能变化(可设为增加可设为增加可设为增加可设为增加).).).).该过程的末状态该过程的末状态该过程的末状态该过程的末状态,B,B,B,B刚要离地但并没有刚要离地但并没有刚要离地但并没有刚要离地但并没有离地离地离地离地,仍静止仍静止仍静止仍静止,还是一个平衡状态还是一个平衡状态还是一个平衡状态还是
50、一个平衡状态.(.(.(.(一般情况下一般情况下一般情况下一般情况下,匀变速运动列方程可匀变速运动列方程可匀变速运动列方程可匀变速运动列方程可从牛顿运动定律和运动学公式出发从牛顿运动定律和运动学公式出发从牛顿运动定律和运动学公式出发从牛顿运动定律和运动学公式出发,而非匀变速运动则从动量和能而非匀变速运动则从动量和能而非匀变速运动则从动量和能而非匀变速运动则从动量和能量两个守恒时考虑量两个守恒时考虑量两个守恒时考虑量两个守恒时考虑).).).).换换换换D D D D后的过程后的过程后的过程后的过程,仍是非变速仍是非变速仍是非变速仍是非变速,且最后且最后且最后且最后ADADADAD还有速度还有速