高中物理动量和能量专题 课件.ppt
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动量和能量
力的效应:
力的瞬时作用效应牛顿第二定律=;当合外力为零时物体平衡。FmaFFxy00
力对时刻的积聚效应——动量定理Ft=p2-p1,当合外力的冲量为零时,体系动量守恒p1=p2。
力对空间的积聚效应——动能定理Fs=Ek2-Ek1,当只有重力和弹簧弹力做功时,机械能守恒E1=E2。
(一)动量定理和动能定理
动量和动能是从不合角度描述物体活动状况的物理量。动量是矢量,而动能是标量;物体动量的变更用外力的冲量来量度,而动能的变更则用外力的功来量度。动量定理和动能定理的公式分别为:
Ft=mv2-mv1 ①
Fsmvmv12122212②
因此两个公式分别为矢量式和标量式,但不难看出二者仍有专门多雷同的处所。起首两个公式的情势是类似的;其次式中的v1、v2和s均应相关于同一惯性系;再者合外力的冲量Ft与合外力的功Fs在求解方法上也具有类似性,即能够先求合力F再求它的冲量或功,也能够先求各分力的冲量和功再合成。
(二)动量守恒定律和机械能守恒定律
假如说动量定理和动能定理研究对象仅限于单个物体的话,那么动量守恒定律和机械能守恒定律的研究对象则必定是由多个物体所构成的体系。二者的数学表达式常用情势分别为
mvmvmvmv11221122''③
1212121222mvmghmvmgh④
在应用两个守恒定律解题时起重要留意体系切实事实上定和守恒前提切实事实上定。两个守恒定律的前提含义是完全不合的,解题时切切不克不及混为一谈。
1. 动量守恒的前提
①动量守恒定律的前提是体系不受外力的感化,然则实际上,全然不受外力感化的体系是不存在的,只要体系受的合外力为零,那么该体系就将严格遵守动量守恒定律,因为“合外力为零”与“不受外力感化”在对体系活动状况的变更上所产生的后果是雷同的。
第一节 动量、冲量、动量定理
1、 动量 p=m·v
(矢量,其速度与方向相同,故要求两个动量相等时必须是大小相等、方向相反)
2、 动量与动能的区别:
⑴、动量是矢量,动能是标量。
因此,动量改变,动能不一定变化;动能改变,动量一定改变。
⑵、由于动量是矢量,故因此动量变化的原因也是矢量,即物体受到外力的冲量;
由于动量是标量,故因此动能变化的原因也是标量,即外力对物体做功。
⑶、动量与动能都与物体的质量有关,两者是从不同的角度描述了运动物体的特征,都是状态量,二者的关系为:p2=2·m·Ek。
3、 冲量(过程量)
定义:I=F·t (t为力的作用时间)
性质:⑴、矢量性:方向由力的方向决定。
⑵、时间性:由于冲量是过程量,因此它由力的大小、力的作用时间决定。
计算方法:I= F·t (采用定义式直接计算,主要解决恒力,当F为变力时,特别是方向改变的那种,此式子不能用!!!)
4、动量定理
⑴、动量定理——对时间的积累;动能定理——对空间而言
⑵、定理内容:物体所受的合外力的冲量=动量的变化
表达式:F·t =m ·v’—m· v
⑶ 动量定理是根据牛二定律F=m·a、运动学公式v=v0+at和F是恒定的情况下推导出来的。因此,用牛二定律和运动学公式能解决恒力问题,凡是不涉及加速度和位移的,用动量定理求解较为方便,同时需要注意的是,动量定理也适用于随时间变化的变力问题。
⑷、牛二定律的动量表达式:F=(p’ —p)/△t=△p/△t,要会用其来解释生活中的一些现象。(如玻璃杯落在水泥地板摔碎而落在毛毯上没事等)
⑸、应用动量定理解题的步骤:
Ⅰ、选取研究对象(注意:要为单物);
Ⅱ、确定所研究的物理过程及其初、末状态(受力分析、划分过程 I合= F合·t);
Ⅲ、分析研究过程中物体的受力情况; Ⅳ、规定正方向,根据动量定理公式列方程(如求左边、求右边);
物理专题二 动量和能量
概述:处理力学问题、常用的三种方法
一是牛顿定律;二是动量关系;三是能量关系。若考查的物理量是瞬时对应关系,常用牛顿运动定律;若研究对象为一个系统,首先考虑的是两个守恒定律;若研究对象为一个物体,可优先考虑两个定理。特别涉及时间问题时,优先考虑的是动量定理、而涉及位移及功的问题时,优先考虑的是动能定理。两个定律和两个定理,只考查一个物理过程的始末两个状态,对中间过程不予以细究,这正是它们的方便之处,特别是变力问题,就显示出其优越性。
动量与能量的综合问题,是高中力学最重要的综合问题,也是难度较大的问题。分析这类问题时,应首先建立清晰的物理图景、抽象出物理模型、选择物理规律、建立方程进行求解。
例题分析:
例1. 如图所示,质量分别为m和2m的A、B两个木块间用轻弹簧相连,放在光滑水平面上,A靠紧竖直墙。用水平力F将B向左压,使弹簧被压缩一定长度,静止后弹簧储存的弹性势能为E。这时突然撤去F,关于A、B和弹簧组成的系统,下列说法中正确的是 (BD)
A.撤去F后,系统动量守恒,机械能守恒
B.撤去F后,A离开竖直墙前,系统动量不守恒,机械能守恒
C.撤去F后,A离开竖直墙后,弹簧的弹性势能最大值为E
D.撤去F后,A离开竖直墙后,弹簧的弹性势能最大值为E/3
[A离开墙前墙对A有弹力,这个弹力虽然不做功,但对A有冲量,因此系统机械能守恒而动量不守恒;A离开墙后则系统动量守恒、机械能守恒。A刚离开墙时刻,B的动能为E,动量为p=mE4向右;以后动量守恒,因此系统动能不可能为零,当A、B速度相等时,系统总动能最小,这时的弹性势能为E/3。]
指出:应用守恒定律要注意条件。
对整个宇宙而言,能量守恒和动量守恒是无条件的。但对于我们选定的研究对象所组成的系统,守恒定律就有一定的条件了。如系统机械能守恒的条件就是“只有重力做功”;而系统动量守恒的条件就是“合外力为零”。
高中物理竞赛热学教程第四讲动量 角动量和能量
第四讲 动量 角动量和能量
§4.1 动量与冲量 动量定理
4.1. 1.动量
在牛顿定律建立以前,人们为了量度物体作机械运动的“运动量”,引入了动量的概念。当时在研究碰撞和打击问题时认识到:物体的质量和速度越大,其“运动量”就越大。物体的质量和速度的乘积mv遵从一定的规律,例如,在两物体碰撞过程中,它们的改变必然是数值相等、方向相反。在这些事实基础上,人们就引用mv来量度物体的“运动量”,称之为动量。
4.1.2.冲量
要使原来静止的物体获得某一速度,可以用较大的力作用较短的时间或用较小的力作用较长的时间,只要力F和力作用的时间t的乘积相同,所产生的改变这个物体的速度效果就一样,在物理学中把Ft叫做冲量。
4.1.3.质点动量定理
由牛顿定律,容易得出它们的联系:对单个物体:
01mvmvvmtmatF ptF
即冲量等于动量的增量,这就是质点动量定理。
在应用动量定理时要注意它是矢量式,速度的变化前后的方向可以在一条直线上,也可以不在一条直线上,当不在一直线上时,可将矢量投影到某方向上,分量式为:
xtxxmvmvtF0 ytyymvmvtF0 ztzzmvmvtF0
对于多个物体组成的物体系,按照力的作用者划分成内力和外力。对各个质点用动量定理:
第1个 1I外+1I内=10111vmvmt
第2个 2I外+2I内=20222vmvmt
第n个 nI外+nI内=0nnntnvmvm
由牛顿第三定律: 1I内+2I内+„„+nI内=0
因此得到:
1I外+2I外+ „„+nI外=(tvm11+tvm22+„„+ntnvm)-(101vm+202vm+„„0nnvm)