高中物理难点突破动量与能量.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,高中物理难点突破动量与能量课件,例,1,(,子弹打木块问题,),矩形滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成，将其放在光滑的水平面上（如图所示），质量为的,m,子弹以速度,v,水平射向滑块，若射击上层，子弹刚好不射出，若射击下层，则整个子弹刚好嵌入，由上述两种情况相比较（）,A,两次子弹对滑块做的功一样多,B,两次滑块受到的冲量一样大,C,子弹嵌入下层时，对滑块做功较多,D,子弹嵌入上层时，系统产生的热量较多,两个物体之间的相互作用,v,0,v,0,v,0,v,0,v,v,mgL,=mv,0,2,/2,(m+M)V,2,/2,mv,0,=(m+M)V,两个物体之间的相互作用（弹性碰撞）,v,1,v,2,v,1,V,2,m,1,v,1,+m,2,v,2,=m,1,v,1,+m,2,v,2,1,/,2,m,1,v,1,2,+,1,/,2,m,2,v,2,=,1,/,2,m,1,v,1,+,1,/,2,m,2,v,2,由动量守恒和能量守恒（弹性碰撞）,如果：,m,2,=m,1,v,1,=v,2,v,2,=v,1,即速度交换,如果：,v,2,=0,=,=v,例,1.,质量为,M,的汽车带着质量为,m,的拖车在平直公路上匀速前进，速度为,v,0,，,某时刻拖车突然与汽车脱钩，到拖车停下瞬间司机才发现若汽车的牵引力一直未变，车与路面的动摩擦因数为,，那么拖车刚停下时，汽车的瞬时速度是多大？,已知男演员质量m1，和女演员质量m2之比m1:m2=2:1,秋千的质量不计，秋千的摆长为R,C 点比O 点低5R。,2mv0=mvA+mvB,已知滚轮与铁板、铁板与工作台面间的动摩擦因数分别为1和2。,练3如图所示，水平轨道的AB段是光滑的，BC段是粗糙的，AB轨道与BC轨道在B点衔接。,(2)人落在地板上并站定以后，车还运动吗？车在地面上移动的位移是多少？,(2)设m刚好滑到A板时的速度为v1，A、B板的共同速度为v2.,涉及t优先用动量定理,解得：v12m/s，方向向左,C是质量为m的小物块，现给它一初速度v0，使它从B板的左端开始向右滑动。,加工一块铁板电动机要消耗多少电能？,之后AB分离，设C在A上滑行s距离后与A同速，此时AC速度为v2,如图所示，A、B是静止在水平地面上完全一样的两块长木板，A的左端与B的右端相接触，两板的质量都是M2kg，长度都是l=1m，C是一质量为m=1kg的小物体，现给它一初速度v02m/s，使它从B板的左端开始向右滑动，已知地面是光滑的，而C与A、B之间的动摩擦因数都是，求最后A、B、C各以多大的速度做匀速运动，取,已知滚轮转动的角速度恒为=5rad/s，g取10m/s2。,木板固定，由功能关系：,r L m=10kg 滚轮与铁板1 铁板与工作台间2 F=100N =5rad/s，g取10m/s2。,(1)小车在前进中，弹簧弹性势能的最大值。,（1）当运动过程中不涉及细节问题或加速度时，可用动量和能量的观点分析问题。,4：女演员从B回摆到A,变,1,：质量为,M,的汽车带着质量为,m,的拖车在平直公路上以加速度,a,匀加速前进，当速度为,v,0,时拖车突然与汽车脱钩，到拖车停下瞬间司机才发现若汽车的牵引力一直未变，车与路面的动摩擦因数为,，那么拖车刚停下时，汽车的瞬时速度是多大？,变,2,：质量为,M,的汽车带着质量为,m,的拖车在平直公路上匀速前进，中途拖车脱钩，待司机发现时，汽车已行驶了,L,的距离，于是立即关闭油门设运行过程中所受阻力与重力成正比，汽车牵引力恒定不变，汽车停下时与拖车相距多远？,例质量均为,m,的两小球,A,、,B,间有压缩的轻、短弹簧，弹簧处于锁定状态，两球的大小尺寸和弹簧尺寸都可忽略，把它们放入固定在水平面上的竖直光滑发射管内，解除弹簧锁定后，,B,球仍然保持静止，,A,球能上升的最大的高度为,R,，如甲图所示。现在让两球（包括锁定的弹簧）沿光滑的半径也为,R,的固定半径槽左端的,M,点由静止开始滑下，如图（乙）所示，到达半圆槽的最低点时解除弹簧锁定，求,A,球离开半圆槽后能上升的最大高度。,甲图,乙图,解：解除锁定后弹簧将弹性势能全部转化为,A,球的机械能，则弹簧的弹性势能为,E,p,=,mgR,AB,系统由水平位置滑到圆轨道最低点时速度为,v,0,，由机械能守恒定律，有,2,mgR,=2,mv,0,2,/2,解除弹簧锁定后，弹簧恢复到原长时，,A,、,B,的速度分别为,v,A,、,v,B,，由动量守恒和能量守恒，则有,2,mv,0,=,mv,A,+,mv,B,2,mv,0,2,/2+,E,p,=,mv,A,2,/2+,mv,B,2,/2,设,A,球相对半圆槽口上升最大高度为,h,，则有,mg,（,h,+,R,）,=,mv,A,2,/2,例,3.,如图所示，用半径,r,的电动滚轮在长薄铁板上表面压轧一道浅槽。薄铁板的长,L,、质量,m,=10kg,。已知滚轮与铁板、铁板与工作台面间的动摩擦因数分别为,1,和,2,。铁板从一端放入工作台的滚轮下，工作时滚轮对铁板产生恒定的竖直向下的压力,F,=100N,，在滚轮的摩擦作用下铁板由静止向前运动并被压轧出一浅槽。已知滚轮转动的角速度恒为,=5rad/s,，,g,取,10m/s,2,。,、加工一块铁板需要多少时间？,、加工一块铁板电动机要消耗多少电能？,（不考虑电动机自身的能耗）,铁板,滚轮,r,L,m,=10kg,滚轮与铁板,1,铁板与工作台间,2,F,=100N,=5rad/s,，,g,取,10m/s,2,。,加工一块铁板需要多少时间？,加工一块铁板电动机要消耗多少电能？,（不考虑电动机自身的能耗）,铁板,滚轮,2,、在涉及到相对位移（路程）且摩擦生热时，一般选用能量观点分析,本题总结,：,1,、受力分析、运动情况分析是明确物理过程的关键；,问,1,：铁板做什么运动？,问,2,：电动机输出的能量转化为哪些形式的能量？,问,3,：电动机输出的能量是如何实现转化的？,小 结,1.,选取对象是先系统后物体,2.,解决问题有三种途径,一般来说用动量能量的观点解决更方便些,.,3.,涉及,S,优先用动能定理,涉及,t,优先用动量定理,练,1,、质量为,m,的钢板与直立轻弹簧的上端连接，弹簧下端固定在地上平衡时，弹簧的压缩量为,x,0,，如图下图所示一物块从钢板正上方距离为,3x,0,的,A,处自由落下，打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动，但不黏连它们到达最低点后又向上运动已知物块质量也为,m,时，它们恰能回到,O,点若物块质量为,2m,，仍从,A,处自由落下，则物块与钢板回到,O,点时，还具有向上的速度求物块向上运动到达的最高点与,O,点的距离？,（,1,）当运动过程中不涉及细节问题或加速度时，可用动量和能量的观点分析问题。,（,2,）涉及碰撞等过程用动量观点，涉及位移过程宜用能量的观点。,（,3,）解题的过程就是类似于机器的“拆卸”的过程。,练,2.,如图所示，一对杂技演员（都视为质点）乘秋千（秋千绳处于水平位置）从,A,点由静止出发绕,O,点下摆，当摆到最低点,B,时，女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出，然后自已刚好能回到高处,A,。求男演员落地点,C,与,O,点的水平距离,S,。已知男演员质量,m,1,，和女演员质量,m,2,之比,m,1,:,m,2,=2:1,秋千的质量不计，秋千的摆长为,R,C,点比,O,点低,5,R,。,A,B,C,s,5,R,O,R,A,B,C,s,5,R,O,R,S=,8,R,1,：男女演员从,A,摆到,B,2,：女演员推出男演员,3,：男演员从,B,到,C,4,：女演员从,B,回摆到,A,过程 选用规律 方程,机械能守恒,动量守恒,平抛规律,机械能守恒,由动量守恒：mv1MvB(mM)v2,据动量守恒定律及功能关系得,如图所示，光滑的水平面上有一小车B，右端固定一砂箱，砂箱左侧连接一水平轻弹簧，小车和砂箱的总质量为M。,mv0=(m+M)V,由此可见，m进入A板后，将继续在A板上滑行.,（2）涉及碰撞等过程用动量观点，涉及位移过程宜用能量的观点。,(3)、运动过程中小球A的最大动能EKA和此时两根绳的夹角.,C是质量为m的小物块，现给它一初速度v0，使它从B板的左端开始向右滑动。,已知滚轮转动的角速度恒为=5rad/s，g取10m/s2。,木板位于光滑水平面上。,对A：fmg，方向向左，ag，一直做减速运动；,已知男演员质量m1，和女演员质量m2之比m1:m2=2:1,秋千的质量不计，秋千的摆长为R,C 点比O 点低5R。,(1)小球落入砂箱过程，小球与小车、砂箱系统水平方向动量守恒：Mv0(mM)v1,(2)为使物块A不从小车上滑下，车面,C是质量为m的小物块，现给它一初速度v0，使它从B板的左端开始向右滑动。,练,3,如图所示，水平轨道的,AB,段是光滑的，,BC,段是粗糙的，,AB,轨道与,BC,轨道在,B,点衔接。一个质量,m,1,=1kg,的木块,1,被一条细线的一端拴住放在,AB,段上，细线的另一端固定在墙壁上，木块,1,和墙壁之间夹有一根被压缩的轻质弹簧，此时弹簧具有弹性势能为,18J,。在,B,点放置一个质量,m,2,=,的木块,2,。当剪断这条细线后，木块,1,被弹出而向右运动，木块,1,即将与木块,2,发生碰撞的瞬间，弹簧恰好恢复原长，木块,1,和,2,碰撞后粘在一起。已知木块,1,和木块,2,与,BC,段轨道间的动摩擦因数均为,，,g,取,10m/s,2,，求：碰撞后，两个木块能在,BC,段上滑行多远？,问：若要求碰后两个木块在,BC,段上滑行的时间，你将选用什么规律？,练,4.,如图所示，,A,、,B,是静止在水平地面上完全一样的两块长木板，,A,的左端与,B,的右端相接触，两板的质量都是,M,2kg,，长度都是,l,=1m,，,C,是一质量为,m=1kg,的小物体，现给它一初速度,v,0,2m/s,，使它从,B,板的左端开始向右滑动，已知地面是光滑的，而,C,与,A,、,B,之间的动摩擦因数都是,，求最后,A,、,B,、,C,各以多大的速度做匀速运动，取,g,10m/s,2,.,C,A,B,v,0,解：,图,1,C,A,B,v,0,小物块,m,最终有三,种可能性：停在,B,板上，停在,A,板上，从,A,板右端滑出,.,(1),设,m,最终停在,B,板上，其在,B,板上滑行距离为,x,，最后,A,、,B,、,C,三者的共同速度为,v,.,据动量守恒定律及功能关系得,解得,x,=1.6 m,l,=1.0 m,由此可知，,m,不可能停在,B,板上,.,(2),设,m,刚好滑到,A,板时的速度为,v,1,，,A,、,B,板的共同速度为,v,2,.,据动量守恒定律及功能关系得,由这两式并代入数据可得,由此可见，,m,进入,A,板后，将继续在,A,板上滑行,.,(3),设,m,最终停在,A,板上，它在,A,板上滑行距离为,y,A,、,C,的共同速度为,v,3,.,据动量守恒定律及功能关系得,由这两式并代入数据可得,所以，物块,C,最终停在,A,板上，与,A,板一起向前滑行，两者的共同速度约为，而,B,板向前滑行的速度约为,高中物理滑块模型,1.,如图所示，一质量为,M,的长木板，静止在光滑的水平桌面上，一质量为,m,的小滑块以水平速度,v,0,从长木板的一端开始在木板上滑动，直到离开木板。滑块刚离开木板时速度为,v,0,/3,，若把此木板固定在水平桌上，其他条件相同，求滑块离开木板时的速度,v,。,M,m,v,0,木板不固定时系统动量守恒：,mv,0,m,v,0,/3,Mv,1,由功能关系：,木板固定，由功能关系：,联立方程解得：,2.,如图所示，长木板,ab,的,b,端固定一挡板，木板连同挡板的质量为,M,，,a,、,b,间距离,s,。木板位于光滑水平面上。在木板,a,端有一小物块，其质量,m,，小物块与木板间的动摩擦因数,，它们都处于静止状态。现令小物块以初速,v,0,沿木板向前滑动，直到和挡板相碰，碰撞后，小物块恰好回到,a,端而不脱离木板，求碰撞过程中损失的机械能。,a,b,s,整个过程系统动量守恒，且最终物块与木板相对静止：,mv,0,(m,M)v,由功能关系：,联立方程解得：,E,a,b,s,3.,如图所示，一平直长木板,C,静止在光滑水平面上，今有两小物块,A,和,B,分别以,2v,0,和,v,0,的初速度沿同一直线从长木板,C,的两端同时相向滑上长木板，设,A,、,B,两物块与木板,C,之间的动摩擦因数皆为,，,A,、,B,质量相等，,C,的质量等于,A,、,B,质量之和，滑上木板,C,后经过一段时间，,A,、,B,间距保持不变,(A,、,B,之间一直没有相碰,),。分析在这段时间内两物块,A,、,B,和木板,C,的运动情况,(,说明运动性质及初速度、末速度、加速度大小,),A,B,C,2v,0,v,0,A,B,C,2v,0,v,0,设,m,A,m,B,m,，则,m,C,2m,AB,一直没相碰，说明最终,ABC,三者速度相同。,系统初动量为：,m,A,2v,0,m,B,v,0,mv,0,，方向向右,末状态：,mv,0,(m,m,2m)v,，,v,v,0,/4,，方向向右,对,A,：,f,mg,，方向向左，,a,g,，一直做减速运动；,对,B,：开始,f,mg,，方向向右，,a,g,，当减到速度为,0,，,BC,相对静止，之后,BC,一起加速运动，受力可知,F,mg,，方向向右，,a,g/3,4.,如图所示，在光滑的水平面上有木块,A,和,B,紧靠在一起，它们的上表面粗糙，有一小铁块,C,以初速度,v,0,10m/s,沿两木块的上表面滑过，由于摩擦，,C,最后停留在,B,上，此时,B,、,C,的共同速度为,v,，已知,m,A,，,m,B,，,m,C,。求,:A,获得的速度,v,A,。,A,C,B,v,0,ABC,系统动量守恒：,m,C,v,0,m,A,v,1,(m,B,m,C,)v,代入数据得：,v,1,5.,如图所示，,A,，,B,是静止在水平地面上完全相同的两块长木板。,A,的左端和,B,的右端相接触，两板的质量皆为,M,2kg,，长度皆为,L,。,C,是质量为,m,的小物块，现给它一初速度,v,0,，使它从,B,板的左端开始向右滑动。已知地面是光滑的。而,C,与,A,、,B,间的动摩擦因数皆为,。求最后,A,、,B,、,C,各以多大的速度做匀速运动。取,g,10m/s,2,。,B,C,A,v,0,设,C,运动到,A,时速度为,v,1,，此时,AB,速度相同，为,v,B,由动量守恒：,mv,0,mv,1,2Mv,B,由功能关系：,代入数据解得：,v,1,3m/s,，,v,B,之后,AB,分离，设,C,在,A,上滑行,s,距离后与,A,同速，此时,AC,速度为,v,2,由动量守恒：,mv,1,Mv,B,(m,M)v,2,由功能关系：,代入数据解得：,v,2,m/s,，,s,m,1m,，,即,C,未出,A,，满足假设,6.,如图所示，光滑的水平面上有一小车,B,，右端固定一砂箱，砂箱左侧连接一水平轻弹簧，小车和砂箱的总质量为,M,。车上放着一物块,A,，质量也是,M,，物块,A,随小车以速度,v,0,向右匀速运动,(,弹簧此时处于原长状态,),。物块,A,与车面的左侧间的动摩擦因数为,，其他车面间的摩擦不计。在车匀速运动时，距砂面,H,高处有一质量为,m,的小球自由下落，恰好落在砂箱中，求,:,(1),小车在前进中，弹簧弹性势能的最大值。,(2),为使物块,A,不从小车上滑下，车面,粗糙部分至少应多长。,A,H,B,m,v,0,(1),小球落入砂箱过程，小球与小车、砂箱系统水平方向动量守恒：,Mv,0,(m,M)v,1,小球落入砂箱后，系统动量守恒，当,A,相对小车静止时，弹性势能最大。,由动量守恒：,Mv,0,(m,M)v,1,(2M,m)v,2,物块,A,向右运动，系统机械能守恒：,联立方程解得：,(2),弹簧物块弹开，要,A,不脱离小车，最终,A,应在小车左端相对静止，此时速度与,v,2,相同。,由功能关系：,E,Pm,MgL,解得：,7.,平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定的车上的货箱边沿水平方向顺着轨道方向跳出，落在平板车地板上的,A,点，距货箱水平距离为,L,4m,，如图所示。人的质量为,m,，车连同货箱的质量为,M,4m,，货箱高度为,h,。求：,(1),车在人跳出后到落到地板期间的速度。,(2),人落在地板上并站定以后，车还运动吗？车在地面上移动的位移是多少？,v,1,A,L,(1),人做平抛运动：,h,gt,2,/2,，,x,v,0,t,联立解得：,v,0,8m/s,人与小车水平方向动量守恒，且合动量为,0,：,mv,0,Mv,1,解得：,v,1,2m/s,，方向向左,(2),人站在车上后，水平方向无相对运动，小车不运动。,由,mv,0,Mv,1,可得：,ms,1,Ms,2,且,s,1,s,2,L,联立方程解得：,s,2,练,5,、如图所示，三个质量均为,m,的弹性小球用两根长均为,L,的轻绳连成一条直线而静止在光滑水平面上现给中间的小球,B,一个水平初速度,v,0,，方向与绳垂直小球相互碰撞时无机械能损失，轻绳不可伸长求：,(1),、当小球,A,、,C,第一次相碰时，小球,B,的速度,(2),、当三个小球再次处在同一直线上时，小球,B,的速度,(3),、运动过程中小球,A,的最大动能,E,KA,和此时两根绳的夹角,.,(4),、当三个小球处在同一直线上时，绳中的拉力,F,的大小,(1),、当小球,A,、,C,第一次相碰时，小球,B,的速度,(2),、当三个小球再次处在同一直线上时，小球,B,的速度,(3),、运动过程中小球,A,的最大动能,EKA,和此时两根绳的夹角,.,(4),、当三个小球处在同一直线上时，绳中的拉力,F,的大小,三个基本观点选用的一般原则：,1,以单个物体为研究对象时,:,宜选用动量定理和动能定理，其中涉及时间的问题，应选用动量定理，而涉及位移的应选用动能定理。,2,对多个物体组成的系统,:,优先考虑两个守恒定律,3,若涉及系统内物体的相对位移（路程）并涉及摩擦力的，要考虑应用能的转化和守恒定律。,、三种观点开启动力学问题之门的三把钥匙,、研究对象宜先系统,(,或整体,),，后物体,(,或部分,),、三种观点不要绝对独立，联立求解有时会珠联璧合、更胜一筹,不管那些地方涉及力的问题都可以利用三种观点,谢谢观看！,