能量与动量部分的图像问题和图像法.ppt
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专题四动量中的图像问题知识点一、动量中的图像问题(1)首先看清楚所给图像的种类(如F-t 图像、P-t图像等)。
(2)挖掘图像的隐含条件一一求出所需要的物理量,如由F-t 图像所包围的“面积”求冲量,由P-t图像的斜率求冲量等知识点二、其他图像问题1.基本思路(1)解读图象的坐标轴,理清横轴和纵轴代表的物理量和坐标点的意义.(2)解读图象的形状、斜率、截距和面积信息.2.解题技巧(1)应用解析法和排除法,两者结合提高选择题图象类题型的解题准确率和速度.(2)分析转折点、两图线的交点、与坐标轴交点等特殊点和该点前后两段图线.(3)分析图象的形状变化、斜率变化、相关性等.类型1动量中的F-t图1.(2023秋•浦东新区校级期中)在水平力F的作用下,物块由静止开始在光滑水平地面上做直线运动,水平力F随时间t变化的关系如图所示,则()A.3s时物块的速度方向发生变化B.3s时物块离初始位置的距离最远C.0~6s时间内水平力F的冲量为24N•sD.0~6s时间内水平力F对物块所做的功为0J【解答】解:A、3s时物块受合外力反向,即加速度反向,只是要减速,而速度方向不发生变化,故A错误;B、3s之前物体沿正方向加速,3s之后物体沿正方向减速,由对称性可知,在6s时物块速度减为零,此时离初始位置的距离最远,故B错误;C、因F﹣t图像的面积等于力F的冲量,横轴上方冲量为正,下方冲量为负,可知0~6s时间内水平力F的冲量为零,故C错误;D、由选项B中知道,6s末物块速度减小为零,所以0~6s时间内动能变化为零,即水平力F对物块所做的功为0J,故D正确。
故选:D。
2.(2022春•邳州市月考)如图甲,足够长的光滑斜面倾角为30°,t=0时质量为0.2kg的物块在沿斜面方向的力F作用下由静止开始运动,设沿斜面向上为力F的正方向,力F随时间t的变化关系如图乙。
取物块的初始位置为零势能位置,重力加速度g取10m/s2,则物块()A.在0~1s时间内合外力的功率为5WB.在t=2s时动能为零C.在0~2s时机械能增加了2.5JD.在t=3s时速度大小为10m/s【解答】解;A、0﹣1s内由动量定理得:Ft﹣mgsin30°•t=mv,代入得:2N•s﹣0.2×10×0.5×1N•s=0.2v,解得v=5m/s,由动能定理得0﹣1s内合外力的功为W=12mv2=12×0.2×25J=2.5J所以在0﹣1s内合外力的功率为2.5W,故A错误;B、0﹣2s内由动量定理得:Ft﹣mgsin30°•t=mv,代入得:2N•s﹣0.2×10×0.5×2N•s=0.2v,解得v=0,所以t=2s时动能为零。
第四讲 能量和动量知识要点:功和功率。
动能和动能定理。
重力势能。
引力势能。
质点及均匀球壳壳内和壳外的引力势能公式(不要求导出)。
弹簧的弹性势能。
功能原理。
机械能守恒定律。
碰撞。
冲量。
动量。
动量定理。
动量守恒定律。
反冲运动及火箭。
一、功和功率1、功功的定义式:物体(可看作质点)在恒力的作用下产生了位移,则力F 对物体所做的功为:W=FScos θ功有正负之分,正功和负功的物理意义必须从与做功相联系的能量转化角度去理解。
注意:当不能把物体当作质点处理时,物体的位移与力的作用点的位移是不相等的,这时公式中的S 理解为力的作用点的位移。
特别是在绳子牵引之类的问题,要注意作用点的位移。
功的定义式中力应为恒力。
如F 为变力,则可以采用如下方法处理:(1)微元法,即把变力做功转化为恒力做功,如讨论向心力对物体不做功时就用这个方法;(2)图像法,即作出力F 与位移变化的图像,求出图线与位移轴之间所围的面积。
一般用在作出的图线是直线的情况下;(3)等效法,即用机械能的增量或者pt 等效代换变力的。
有两种类型的做功值得注意:一是恒力(保守力)做功的特点:只与运动的初末位置有关,与具体过程无关;如重力、匀强电场中的电场力等;一是耗散力:与具体路径有关,如摩擦力。
当摩擦力大小一定时,摩擦力的功为fs 。
如果物体的运动轨迹ab 是一条曲线,力也是一个变力,则必须将ab 分成很多无限小的小段,然后求每小段的功之和。
这种求和一般要用到积分的知识,但在某些情况下也有比较简单的结果,例如,质量为m 的物体在重力的作用下从a 点运动到b 点,如图所示,取任意一个小段△s ,它在重力方向上的投影为△h ,重力在这一小段位移上做的功为mg △h,将所有小段的功加起来,即W(a →b)=h mg b a ∆∑=mg h b a ∆∑=mgh(a →b) 可见,重力做功仅仅取决于质点初位置和终止位置,而与其运动路线无关。
★注意:功的定义式中S 怎么取值?在求解功的问题时,有时遇到力的作用点位移与受力物体的(质心)位移不等,S 是取力的作用点的位移,还是取物体(质心)的位移呢?我们先看下面一些事例。