《2021-2022学年高二物理竞赛课件：功和能量和动能定理.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2021-2022学年高二物理竞赛课件：功和能量和动能定理.pptx（14页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、功和能量和动能定理功和能量和动能定理一、功的概念一、功的概念 物物体体在在力力 的的作作用用下下发发生生一一无无限限小小的的位位移移 (元元位移位移)时，此力对它做的时，此力对它做的功（功（work）定义为定义为 可以写成两个矢量的可以写成两个矢量的标积（标积（scalar product）：功是标量，没有方向，但有正负。功是标量，没有方向，但有正负。单位：单位：N m=J(焦耳焦耳)功率（功率（power）：单位：单位：J/s(W)功功 能量能量 动能定理动能定理（为力与位移的夹角）为力与位移的夹角）(2)当外力作用远小于内力作用时，可近似认为系统当外力作用远小于内力作用时，可近似认为系统的
2、总动量守恒。（如：碰撞、打击过程等）的总动量守恒。（如：碰撞、打击过程等）(1)动量守恒是指系统动量总和不变，但系统内各个动量守恒是指系统动量总和不变，但系统内各个质点的动量可以变化质点的动量可以变化,通过内力进行传递和交换。通过内力进行传递和交换。说明说明(3)分量式分量式(4)定律不仅适合宏观物体，同样也适合微观领域。定律不仅适合宏观物体，同样也适合微观领域。火箭飞行火箭飞行设设 t 时刻，火箭质量为时刻，火箭质量为 m，速度为，速度为 v(向上向上)，在，在 dt 内，喷出气体内，喷出气体 dm(0)，喷气相，喷气相对火箭的速度对火箭的速度(称喷气速度称喷气速度)为为 u(向下向下)，使
3、火箭的速度增加了使火箭的速度增加了 dv。若不计重力和其他外力，由动量守恒若不计重力和其他外力，由动量守恒定律可得定律可得 略去二阶小量，略去二阶小量，设设u是一常量，是一常量，设火箭开始飞行的速度为零，质量为设火箭开始飞行的速度为零，质量为m0，燃料烧尽时，燃料烧尽时，火箭剩下的质量为火箭剩下的质量为m，此时火箭能达到的速度是，此时火箭能达到的速度是 火箭的质量比火箭的质量比 多级火箭：多级火箭：第第 i 级火箭喷气速率级火箭喷气速率第第 i 级火箭质量比级火箭质量比最终速度：最终速度：t+dt时刻：时刻：速度速度 v-u，动量动量dm(v-u)由动量定理，由动量定理，dt内喷出气体所受冲量
4、内喷出气体所受冲量 火箭所受的反推力火箭所受的反推力研究对象：研究对象：喷出气体喷出气体 dmt 时刻：时刻：速度速度v(和主体速度相同和主体速度相同)，动量动量 vdm F箭对气箭对气dt=dm(v-u)-vdm=-F气对箭气对箭dt由此得火箭所受燃气的反推力为由此得火箭所受燃气的反推力为例例 如图所示如图所示,设炮车以仰角设炮车以仰角 发射一炮弹，炮车和炮发射一炮弹，炮车和炮弹的质量分别为弹的质量分别为m 和和m，炮弹的出口速度为，炮弹的出口速度为v，求炮，求炮车的反冲速度车的反冲速度v。炮车与地面间的摩擦力不计。炮车与地面间的摩擦力不计。解：解：选取炮车和炮弹组成系统选取炮车和炮弹组成系
5、统内、外力分析。内、外力分析。炮车与地面间的摩擦力不计，炮车与地面间的摩擦力不计，系统水平方向动量守恒。系统水平方向动量守恒。得炮车的反冲速度为得炮车的反冲速度为 思考：竖直方向动量守恒吗？思考：竖直方向动量守恒吗？系统水平方向动量守恒：系统水平方向动量守恒：炸裂时爆炸力是物体内力，它远大于重力，故炸裂时爆炸力是物体内力，它远大于重力，故在爆炸中，可认为动量守恒。在爆炸中，可认为动量守恒。例例 一个静止物体炸成三块，其中两块质量相等，且一个静止物体炸成三块，其中两块质量相等，且以相同速度以相同速度30 m/s沿相互垂直的方向飞开，第三块的沿相互垂直的方向飞开，第三块的质量恰好等于这两块质量的总
6、和。试求第三块的速度质量恰好等于这两块质量的总和。试求第三块的速度（大小和方向）。（大小和方向）。解：解：即即 和和 及及 都成都成 ，且三者都在同一平面内且三者都在同一平面内 例例 质量为质量为m1 和和m2的两个小孩，在光滑水平冰面上用绳的两个小孩，在光滑水平冰面上用绳彼此拉对方。开始时静止，相距为彼此拉对方。开始时静止，相距为l。问他们将在何处。问他们将在何处相遇？相遇？把两个小孩和绳看作一个把两个小孩和绳看作一个系统，水平方向动量守恒。系统，水平方向动量守恒。任取两个小孩连线上一点为任取两个小孩连线上一点为原点，向右为原点，向右为x轴为正向。轴为正向。解：解：设开始时小孩的坐标分别为设开始时小孩的坐标分别为x10、x20，在任意时刻的速度分别在任意时刻的速度分别v1为为v2，坐标为，坐标为x1和和x2。由运动学关系：由运动学关系：相遇时：相遇时：x1=x2由动量守恒：由动量守恒：（1）代入式（代入式（1）得）得结果表明，两小孩在纯内力作用下，将在他们共结果表明，两小孩在纯内力作用下，将在他们共同的质心相遇。上述结果也可直接由质心运动定同的质心相遇。上述结果也可直接由质心运动定律求出。律求出。相遇时有相遇时有