动量能量专题课件.ppt

动量和能量专题,泰宁一中物理组,动量和能量专题泰宁一中物理组,专题：动量和能量,功与冲量,动能与动量,动能定理与动量定理,机械能守恒定律与动量守恒定律,能量的转化与守恒定律,功能关系,专题：动量和能量功与冲量动能与动量动能定理与动量定理机械能守,一、功和冲量,功是标量，冲量是矢量,功是力在空间上的累积，冲量是力在时间上的累积；,功是能量转化的量度，冲量是物体动量变化的量度；,常见力做功的特点,求变力的功,一、功和冲量功是标量，冲量是矢量功是力在空间上的累积，,例.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对静止，则下列说法正确的是：A.人对车厢做正功B.人对车厢做负功C.人对车厢不做功D.无法确定,( B ),典型例题-做功问题,a例.如图，在匀加速向左运动的车厢中，一人用力向前推车厢,（一）常见力做功的特点：,1重力、电场力做功与路径无关,摩擦力做功与路径有关,滑动摩擦力既可做正功，又可做负功,静摩擦力既可做正功，又可做负功,（一）常见力做功的特点：1重力、电场力做功与路径无关摩,3作用力与反作用力做功,同时做正功；同时做负功；一力不做功而其反作用力做正功或负功；一力做正功而其反作用力做负功；都不做功,作用力与反作用力冲量大小相等，方向相反。,4合力做功,W合=F合scos=W总=F1s1cos1+F2s2cos2 +,3作用力与反作用力做功同时做正功；SSNN作用力与反作用,问题 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，质量为m=0.05kg的小球以一定的初速度从直轨道向上冲，如果小球经过N点时的速度v1=4m/s，经过轨道最高点M时对轨道的压力为0.5N求小球由N点到最高点M这一过程中克服阻力所做的功,（二）求变力的功,RNMv1 问题 如图所示，一竖直放置半径为R=0.2m的,动能是标量，动量是矢量,二、动能与动量,动能与动量从不同角度都可表示物体运动状态的特点；,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作用；,两者大小关系：,动能是标量，动量是矢量二、动能与动量动能与动量从不同角,动能定理的表达式是标量式，动量定理的表达式是矢量式,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；,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；,练习,动能定理的表达式是标量式，动量定理的表达式是矢量式三、动,外力（可以是重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力或其它力）做的总功量度动能的变化：,重力功量度重力势能的变化：,弹力功量度弹性势能的变化：,电场力功量度电势能的变化：,非重力弹力功量度机械能的变化：,(功能原理),一定的能量变化由相应的功来量度,(动能定理),四、功和能的关系,外力（可以是重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力或其它力）做,重力做功,重力势能减少,弹性势能减少,电势能减少,分子势能减少,弹力做功,电场力做功,分子力做功,重力重力势能减少弹性势能减少电势能减少分子势能减少弹力电场,滑动摩擦力在做功过程中，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,静摩擦力在做功过程中，只有机械能的相互转移，而没有热能的产生。,Q=f滑S相对,摩擦力做功,返回,滑动摩擦力在做功过程中，能量的转化有两个方向，一,五、两个守恒定律,1、动量守恒定律：公式： p =p 或p 1=-p2或m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 ,成立条件（1）系统不受外力或合外力为零；（2）系统所受合外力不为零，但沿某个方向的合外力为零，则系统沿该方向的动量守恒 ；（3）系统所受合外力不为零，但合外力远小于内力且作用时间极短，如爆炸或瞬间碰撞等。,动量守恒定律表达式m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 是矢量式，解题时要先规定正方向。各速度是相对于同一个惯性参考系的速度。v1 、v2必须是作用前同一时刻的速度，v1 、v2 必须是作用后同一时刻的速度。,五、两个守恒定律1、动量守恒定律： 成立条件（1,2、机械能守恒定律：公式： E =E或Ep= Ek或,成立条件只有系统内重力（或弹簧的弹力）做功。,如果除了重力（或弹簧的弹力）做功以外，还有其它力做功W其他，机械能不守恒；机械能变化E =W其他,特别要指出，系统内有滑动摩擦力，系统外没有外力做功机械能也不守恒，要摩擦生热，这里分两种情况：,（1）若一个物体相对于另一个物体作单向运动，S相为相对位移大小；,（2）若一个物体相对于另一个物体作往返运动，S相为相对路程。,2、机械能守恒定律：成立条件只有系统内重力（或弹簧的弹力,D,CABD D 滑块m从A滑到B的过程,物体与滑块组成的系统动,动量守恒定律,能量守恒定律,矢量性、瞬时间、同一性和同时性,功是能量转化的量度,守恒思想是一种系统方法，它是把物体组成的系统作为研究对象，守恒定律就是系统某种整体特性的表现。,解题时，可不涉及过程细节，只需要关键状态,滑块问题,弹簧问题,线框问题,返回,碰撞问题,动量守恒定律能量守恒定律矢量性、瞬时间、同一性和同时性功是能,碰撞的分类,完全弹性碰撞 动量守恒，动能不损失 （质量相同，交换速度）完全非弹性碰撞 动量守恒，动能损失 最大。 （以共同速度运动）非完全弹性碰撞 动量守恒，动能有损失。 碰 撞后的速度介于上面两种 碰撞的速度之间.,碰撞的分类 完全弹性碰撞 动量守恒，动能不损失,（1）小球m1滑到的最大高度（2）小球m1从斜面滑下后，二者速度（3）若m1= m2小球m1从斜面滑下后，二者速度,例1：如图所示，光滑水平面上质量为m1=2kg的小球以v0=2m/s的初速冲向质量为m2=6kg静止的足够高的光滑的斜劈体，斜劈体与水平面接触处有一小段光滑圆弧。求：,例与练,（1）小球m1滑到的最大高度例1：如图所示，光滑水平面上质量,例2、如图所示，质量为m的有孔物体A套在光滑的水平杆上，在A下面用足够长的细绳挂一质量为M的物体B。一个质量为m0的子弹C以v0速度射入B并留在B中，求B上升的最大高度。,例与练,v0,C,例2、如图所示，质量为m的有孔物体A套在光滑的水平杆上，在A,例3、在光滑的水平面上，有A、B两个小球向右沿同一直线运动，取向右为正方向，两球的动量分别为pA5kgm/s，pB7kgm/s，如图所示。若两球发生正碰，则碰后两球的动量变化量pA、pB可能是（ ）A、pA3 kgm/s，pB3 kgm/sB、pA3 kgm/s，pB3 kgm/sC、pA3 kgm/s，pB3 kgm/sD、pA10 kgm/s，pB10 kgm/s,例与练,例3、在光滑的水平面上，有A、B两个小球向右沿同一直线运动，,例4、质量为m20Kg的物体，以水平速度v05m/s的速度滑上静止在光滑水平面上的小车，小车质量为M80Kg，物体在小车上滑行L4m后相对小车静止。求：（1）物体与小车间的滑动摩擦系数。（2）物体相对小车滑行的时间内，小车在地面上运动的距离。,v0,L,S,例与练,例4、质量为m20Kg的物体，以水平速度v05m/s的速,例5、如图，长木板ab的b端固定一档板，木板连同档板的质量为M=4.0kg，a、b间距离s=2.0m。木板位于光滑水平面上。在木板a端有一小物块，其质量m=1.0kg，小物块与木板间的动摩擦因数=0.10，它们都处于静止状态。现令小物块以初速v0 =4.0m/s沿木板向前滑动，直到和档板相撞。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。,例与练,例5、如图，长木板ab的b端固定一档板，木板连同档板的质量为,例6、如图所示，M=2kg的小车静止在光滑的水平面上车面上AB段是长L=1m的粗糙平面，BC部分是半径R=0.6m的光滑1/4圆弧轨道，今有一质量m=1kg的金属块静止在车面的A端金属块与AB面的动摩擦因数=0.3若给m施加一水平向右、大小为I=5Ns的瞬间冲量， （g取10m/s2）求:（1）金属块能上升的最大高度h（2）小车能获得的最大速度V1（3）金属块能否返回到A点？若能到A点，金属块速度多大？,例与练,例6、如图所示，M=2kg的小车静止在光滑的水平面上车面上,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、磁场中导轨上的双滑杆、原子物理中的粒子间相互作用等。,以“子弹打木块”问题为例，总结规律。,滑块问题 一般可分为两种，即力学中的滑块问题和,关于“子弹打木块”问题特征与规律,动力学规律：,运动学规律：,动量规律：,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,典型情景,规律种种,模型特征：,两物体的加速度大小与质量成反比,系统的总动量定恒,两个作匀变速运动物体的追及问题、相对运动问题,关于“子弹打木块”问题特征与规律 动力学规律：运动学,例7、如图所示，光滑的曲面轨道的水平出口跟停在光滑水平面上的平板小车的上表面相平，质量为m的小滑块从光滑轨道上某处由静止开始滑下并滑下平板小车，使得小车在光滑水平面上滑动已知小滑块从光滑轨道上高度为H的位置由静止开始滑下，最终停到板面上的Q点若平板小车的质量为3m用g表示本地的重力加速度大小，求：（1）小滑块到达轨道底端时的速度大小v0；（2）小滑块滑上小车后，平板小车可达到的最大速度V；（3）该过程系统产生的总热量Q,例7、如图所示，光滑的曲面轨道的水平出口跟停在光滑水平面上,解决电磁场中的动量和能量问题的基本方法和思路：,（1）首先考虑系统全过程动量是否守恒，如果守恒则对系统全过程用动量守恒定律。否则考虑用动量定理。,（2）要准确地分析每个物体在运动过程中的受力及其变化情况，准确地判断每个物体的运动情况。,（3）注意临界状态：磁通量不变时感应电流为0，系统中两个物体速度相等。,六、电磁场中的动量和能量,解决电磁场中的动量和能量问题的基本方法和思路：（1）首先考虑,问题2 在磁感强度为B的匀强磁场中有原来静止的铀核,和钍核,核反应问题 在磁感强度为B的匀强磁场中有原来静止的铀核 和钍核 。由于发生衰变而使生成物作匀速圆周运动（1）试画出铀238发生衰变时产生的粒子及新核的运动轨迹示意图和钍234发生衰变时产生粒子及新核的运动轨迹示意图（2）若铀核的质量为M，粒子的质量为m，带电量为q，测得粒子作圆周运动的轨道半径为R，反应过程中释放的能量全部转化为新核和粒子的动能，求铀核衰变中的质量亏损,问题2 在磁感强度为B的匀强磁场中有原来静止的铀核和钍核核,解（1）放射性元素的衰变过程中动量守恒，根据动量守恒定定律可得：,（2）由于粒子在磁场中运动的半径：,由动量守恒可得新核运动的速度大小为：,反应中释放出的核能为：,根据质能联系方程可知质量亏损为：,返回,解（1）放射性元素的衰变过程中动量守恒，根据动量守恒定定律可,线框问题,线框穿过有界磁场的问题。电磁感应现象本来就遵循能量的转化和守恒定律，紧紧抓住安培力做功从而实现能量的转化来分析是至关重要的。,返回,线框问题 线框穿过有界磁场的问题。电磁感应现象本,例8：如图所示：虚线框abcd内为一矩形匀强磁场区域，ab=2bc，磁场方向垂直于纸面；实线框ab c d 是一正方形导线框， ab 边与ab边平行，若将导线框匀速地拉离磁场区域，以W1表示沿平行于ab的方向拉出过程中外力所做的功， W2表示以同样速率沿平行于bc的方向拉出过程中外力所做的功，则 （ ）,W1=W2W2=2W1 W1=2W2 W2=4W1,B,例8：如图所示：虚线框abcd内为一矩形匀强磁场,练习1：电阻为R的矩形导线框abcd,边长ab=l, ad=h,质量为m,自某一高度自由落体,通过一匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁场区域的宽度为h ,如图,若线框恰好以恒定速度通过磁场,线框内产生的焦耳热等于 . (不考虑空气阻力),解: 由能量守恒定律,线框通过磁场时减少的重力势能转化为线框的内能,所以 Q=2mgh,2mgh,练习1：电阻为R的矩形导线框abcd,边长ab=l,练习2：如图所示，金属杆a从离地h高处由静止开始沿光滑平行的弧形轨道下滑，轨道的水平部分有竖直向上的匀强磁场B，水平轨道上原来放有一金属杆b，已知a杆的质量为ma,且与杆b的质量之比为mamb=34，水平轨道足够长，不计摩擦，求：(1)a和b的最终速度分别是多大?(2)整个过程中回路释放的电能是多少?(3)若已知a、b杆的电阻之比RaRb=34，其余部分的电阻不计，整个过程中杆a、b上产生的热量分别是多少?,例与练,练习2：如图所示，金属杆a从离地h高处由静止开始沿光滑平行的,