物理动量能量专题课件

动量、能量的综合应用专题讲座

银星学校2009年5月11日撰稿：卢武争王飞讲授：王飞

序

动量和能量是贯穿高中物理的主要知识和重要内容，它可以渗透于力学、热学、光学、电（电磁）学、原子物理学等各个部分，是解决物理问题的重要观点。适当情况下用动量和能量的观点来解题，会更快捷、更有效。用动量和能量的观点来处理问题是高考的重点、热点，所出题目的综合性强、对学生能力要求高，分值比例大,被认为是“输不起”题目。观点内容动量观点动量定理动量守恒定律动能定理机械能守恒定律功能关系能量守恒定律能量观点二、动量定理与动能定理1、动量定理内容：物体所受合外力的冲量等于物体在对应过程中动量的变化量研究对象：单体为主常用于：恒力、变力、长时间、短时间表达式：矢量式亦可表示为：牛二定律的另一种表达形式明显优势：不涉及加速度，涉及时间、速度应用注意：研究过程中研究对象所受的力的冲量2、动能定理内容：合外力对物体做的功等于物体在对应过程中动能的变化量研究对象：单体为主常用于：直、曲线运动，恒、变力做功，连续、间断作用表达式：明显优势：不涉及加速度，涉及位移、速度应用注意：研究过程中研究对象所受力所做的功三、机械能守恒定律及动量守恒定律1、机械能守恒定律内容：若只有重力或弹力（弹簧）做功，没有其他力做功或其他力做功代数和为零的情况下，物体（系）动能和势能（重、弹）相互转化，总机械能不变表达式：E初=E末或E增=E减或EA增=EB减条件判定：1）分析力做功情况判定

2）分析能量转化情况判定

3）题中信息判定四、功能关系内容：做功过程一定伴随有能量的转化，即做功过程就是能量转化的过程，做了多少功就有多少与之对应的能量发生转化常用功能关系：1、重力做功重力势能变化2、弹力（弹簧）做功弹性势能变化3、分子力做功分子势能变化4、电场力做功电势能变化5、合外力做功动能变化

(动能定理)6、除重力和弹力（弹簧）外其他力做功机械能变化7、滑动摩擦力及介质阻力做功系统内能变化（生热）8、安培力做功感应电路电能变化

一定要注意功的正、负与对应能量增、减的关系

五、能量守恒定律内容：能量既不能凭空产生，也不能凭空消失；它只能从一种形式转化为其他形式，或从一个物体转移到别的物体；在转化和转移的过程中其总量保持不变表达式：E增=E减

E初=E末应用注意：研究过程中研究对象所涉及的所有能量

二、策略选择1、牛顿运动定律及运动学公式一般在研究物体所受力的瞬时作用与物体运动的关系时或物体受恒力作用又直接涉及运动中的加速度时首选2、动量定理在不涉及加速度，涉及运动时间或初末速度，特别是冲击问题是首选3、动能定理在不涉及加速度、时间而涉及力、位移、速度时首选特别是含变力做功求位移、速度问题4、机械能守恒定律在满足守恒条件且又不涉及运动时间时首选5、动量守恒定律在研究对象是两个或两个以上物体，不涉直接及时间又满足动量守恒条件时首选；尤其是强相互作用过程6、特殊情景模型如：涉及相对位移（路程）时优先考虑能量守恒及功能关系（系统克服摩擦力做的功等于机械能的减少量等于系统产生的内能）；再如系统内物体相互作用过程一般用到“两个守恒”，但要注意是否满足动量守恒条件等7、功能关系、能量守恒要时刻紧记例题透析例、如图所示，质量为1kg的小物块以5m/s的初速度滑上一块原来静止在水平面上的木板，木板质量为4kg，木板与水平面间的动摩擦因数为0.02，经时间2s后，小物块从木板另一端以1m/s相对于地的速度滑出g=10m/s2，求：（1）小物块与木板间的动摩擦因数。（2）这一过程中木板的位移。（3）此过程中因摩擦增加的内能。

V0

V0

V0

V0BQ

V0E

V0

V1

V0

V1例、如图所示，光滑水平面上质量为m1=2kg的物块以v0=2m/s的初速冲向质量为m2=6kg静止的光滑圆弧面斜劈体。求：物块m1滑到最高点位置时，二者的速度；物块m1从圆弧面滑下后，二者速度若m1=m2物块m1从圆弧面滑下后，二者速度m1m2v0解：（1）由动量守恒定律得m1V0=（m1+m2）V

V=m1V0/（m1+m2）=0.5m/s（2）再由机械能守恒定律（3）若m1=m2代入上问结论式得：

v1=0v2=2m/s（1）设物块的质量为m，其开始下落处的位置距BC的竖直高度为h，到达B点时的速度为v，小车圆弧轨道半径为R。由机械能守恒定律，有

①根据牛顿第二定律；

②

解得h=4R

③即物块开始下落的位置距水平轨道BC的竖直高度是圆弧半径的4倍。（2）设物块与BC间的滑动摩擦力的大小为F，物块滑到C点时与小车的共同速度为v，物块在小车上由B运动到C的过程中小车对地面的位移大小为ｓ。依题意，小车的质量为3m，BC长度为10R。由滑动摩擦定律，有F=μmg

④由动量守恒定律，有

⑤对物块、小车分别应用动能定理，有

⑥⑦

解得

μ=0.3

⑧或直接用功能关系解得

μ=0.3例、如图所示，坡道顶端距水平面高度为h，质量为m1的小物块A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线M处的墙上，一端与质量为m2的档板B相连，弹簧处于原长时，B恰位于滑道的末端O点．A与B碰撞时间极短，碰后结合在一起共同压缩弹簧，已知在OM段A、B与水平面间的动摩擦因数均为μ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为g，求：（1）物块A在与挡板B碰撞前瞬间速度v的大小；（2）弹簧最大压缩量为d时的弹性势能Ep（设弹簧处于原长时弹性势能为零）．例、如图所示，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块B相连，B静止在水平导轨上，弹簧在原长状态。另一质量与B相同滑块A，从导轨上的P点以某一初速度向B滑行，当A滑过距离L1时，与B相碰，碰撞时间极短，碰后A、B紧贴在一起运动，但互不粘连。已知最后A恰好返回出发点P并停止。滑块A和B与导轨的滑动摩擦因数都为，运动过程中弹簧最大形变量为L2，求A从P出发时的初速度。ABL1解析：令A、B质量皆为m，A刚接触B时速度为V1

（碰前），由功能关系，有A、B碰撞过程中动量守恒，令碰后A、B共同运动的速度为V2有碰后A、B先一起向左运动，接着A、B一起被弹回，在弹簧恢复到原长时，设A、B的共同速度为V3

，在这过程中，弹簧的弹力做的总功为零，利用功能关系有

此后A、B开始分离，A单独向右滑到P点停下，由功能关系有

由以上各式，解得解析:ab下滑进入磁场后切割磁感线，在abcd电路中产生感应电流，ab、cd各受不同的磁场力作用而分别作变减速、变加速运动，电路中感应电流逐渐减小，当感应电流为零时，ab、cd不再受磁场力作用，各自以不同的速度匀速滑动，直到进入窄轨道(1)ab自由下滑，由机械能守恒：①由于ab、cd串联在同一电路中，任何时刻通过的电流总相等，金属棒有效长度Lab=3Lcd，故它们所受安培力为：Fab=3Fcd②在磁场力作用下，ab、cd各作变速运动，产生的感应电动势方向相反，当Eab=Ecd时，电路中感应电流为零，安培力为零，ab、cd运动趋于稳定，此时有：所以

③ab、cd受安培力作用，且作用时间相同，动量均发生变化，由动量定理得：④⑤

联立以上各式解得：当ab进入窄轨道时，由于，回路中再次出现电流，之后ab、cd在大小相等方向相反的安培力作用下分别做变加速、变减速运动，直至二者最终速度相同，由动量守恒定律有：

得(2)根据系统的总能量守恒可得：AB300如图示，倾斜传送带AB长18m，与水平方向夹角300，且始终以5m/s的速度沿逆时针方向转动，现把质量为0.8Kg的木块轻轻放在传送带最上端B处，木块与传送带间的动摩擦因，当木块被传送1s后，一颗质量为10克的子弹以的速度沿木块运动的反方向击中木块并穿出，子弹穿出的速度;以后每隔1s就有一颗相同的子弹射向木块，设子弹穿木块的时间极短，且每次射入点各不相同，木块质量认为不变，，则：（1）在被子弹第一次击中前，木块运动了多大距离？（2）木块在到达最下端A之前，最多能被多少颗子弹击中？（3）在木块从B运动到A的过程中，传送带一共对木块做了多少功？子弹、木块、传送带这一系统所产生的热量是多少？BA

3.75m3m例：如图，质量为m1、带电量为+q的金属球a和质量m2=m1/19、带电荷量为+q的金属球b用等长的绝缘轻质细线吊在天花板上,它们静止时刚好接触，并且a,b接触处贴有一绝缘纸使a,b在碰撞过程中没有电荷转移，在PQ左侧有垂直纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场；在PQ右侧有竖直向下的匀强磁场，场强大小E=9m2g/19q.现将b球拉至细线与竖直方向成=530角的位置（细线刚好拉直）自由释放，b球下摆后在最低点与a球发生弹性碰撞。由于电磁阻尼作用，a球将于再次碰撞前停在最低点，问：经过多少次碰撞后悬挂b球的细线偏离竖直方向的夹角小于370

？（sin370=0.6,cos370=0.8）BEabbPQ

总结重视物