,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,*,精选最新中小学教学课件,*,专题,6,动力学、动量和能量观点,的综合应用,知识专题,专题6动力学、动量和能量观点知识专题,网络构建,网络构建,考题二动量守恒定律和能量观点的综合应用,考题三电学中动量和能量观点的综合应用,栏目索引,考题一动量定理和能量观点的综合应用,考题二动量守恒定律和能量观点的综合应用考题三电学中动量和,考题一动量定理和能量观点的综合应用,1.,动量定理公式：,Ft,p,p,说明：,(1),F,为合外力,恒力，求,p,时，用,p,Ft,b.,变力，求,I,时，用,I,p,m,v,2,m,v,1,牛顿第二定律的第二种形式：合外力等于动量变化率,当,p,一定时，,Ft,为确定值：,F,t,小,F,大,如碰撞；,t,大,F,小,缓冲,知识精讲,考题一动量定理和能量观点的综合应用1.动量定理公式：Ft,(2),等式左边是过程量,Ft,，右边是两个状态量之差，是矢量式,.,v,1,、,v,2,是以同一惯性参照物为参照的,.,p,的方向可与,m,v,1,一致、相反或成某一角度，但是,p,的方向一定与,Ft,一致,.,2.,力学规律的选用原则,单个物体：宜选用动量定理、动能定理和牛顿运动定律,.,若其中涉及时间的问题，应选用动量定理；若涉及位移的问题，应选用动能定理；若涉及加速度的问题，只能选用牛顿第二定律,.,(2)等式左边是过程量Ft，右边是两个状态量之差，是矢量式.,例1,据统计人在运动过程中，脚底在接触地面瞬间受到的冲击力是人体自身重力的数倍.为探究这个问题，实验小组同学利用落锤冲击的方式进行了实验，即通过一定质量的重物从某一高度自由下落冲击地面来模拟人体落地时的情况.重物与地面的形变很小，可忽略不计.,g,取10 m/s,2,.下表为一次实验过程中的相关数据.,典例剖析,重物,(,包括传感器,),的质量,m,/kg,8.5,重物下落高度,H,/cm,45,重物反弹高度,h,/cm,20,最大冲击力,F,m,/N,850,重物与地面接触时间,t,/s,0.1,例1据统计人在运动过程中，脚底在接触地面瞬间受到的冲击力是,(1)请你选择所需数据，通过计算回答下列问题：,重物受到地面的最大冲击力时的加速度大小；,解析,重物受到最大冲击力时加速度的大小为,a,解得,a,90 m/s,2,解析答案,答案,90 m/s,2,(1)请你选择所需数据，通过计算回答下列问题：解得a90,在重物与地面接触过程中，重物受到的地面施加的平均作用力是重物所受重力的多少倍.,解析答案,重物与地面接触过程，重物受到的平均作用力大小为,F,，设竖直向上为正方向,由动量定理：(,F,mg,),t,m,v,2,m,(,v,1,),因此重物受到的地面施加的平均作用力是重物所受重力的,6,倍,.,答案,6,倍,在重物与地面接触过程中，重物受到的地面施加的平均作用力是重,(2)如果人从某一确定高度由静止竖直跳下，为减小脚底在与地面接触过程中受到的冲击力，可采取什么具体措施，请你提供一种可行的方法并说明理由.,解析,可以通过增加人与地面接触时间来减小冲击力(如落地后双腿弯曲)，由动量定理,Ft,m,v,可知，接触时间增加了，冲击力,F,会减小.,答案,见解析,解析答案,(2)如果人从某一确定高度由静止竖直跳下，为减小脚底在与地面,1.高空作业须系安全带，如果质量为,m,的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为,h,(可视为自由落体运动).此后经历时间,t,安全带达到最大伸长量，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为(),解析,变式训练,1,2,1.高空作业须系安全带，如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，,1,2,12,2.一质量为0.5 kg的小物块放在水平地面上的,A,点，距离,A,点5 m的位置,B,处是一面墙，如图1所示.物块以,v,0,9 m/s的初速度从,A,点沿,AB,方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s，碰后以6 m/s的速度反向运动直至静止.,g,取10 m/s,2,.,(1)求物块与地面间的动摩擦因数,；,解析,对小物块从,A,运动到,B,处的过程中,图1,代入数值解得,0.32,答案,0.32,1,2,解析答案,2.一质量为0.5 kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A,(2)若碰撞时间为0.05 s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小,F,；,解析,取向右为正方向，碰后滑块速度,v,6 m/s,由动量定理得：,F,t,m,v,m,v,解得,F,130 N,其中,“,”,表示墙面对物块的平均作用力方向向左.,答案,130 N,解析答案,1,2,(2)若碰撞时间为0.05 s，求碰撞过程中墙面对物块平均作,(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功,W,.,解析,对物块反向运动过程中应用动能定理得,返回,解析答案,解得,W,9 J.,答案,9 J,1,2,(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W.返回解析答,1.动量守恒定律,(1)表达式：,m,1,v,1,m,2,v,2,m,1,v,1,m,2,v,2,；或,p,p,(系统相互作用前总动量,p,等于相互作用后总动量,p,)；或,p,0(系统总动量的增量为零)；或,p,1,p,2,(相互作用的两个物体组成的系统，两物体动量的增量大小相等、方向相反).,考题二动量守恒定律和能量观点的综合应用,知识精讲,1.动量守恒定律考题二动量守恒定律和能量观点的综合应用知识,(2)动量守恒条件：,理想守恒：,系统不受外力或所受外力合力为零.,近似守恒：,外力远小于内力，且作用时间极短，外力的冲量近似为零，或外力的冲量比内力冲量小得多.,(2)动量守恒条件：,单方向守恒：,合外力在某方向上的分力为零，则系统在该方向上动量守恒.,动量守恒定律应用要注意的三性,(1)矢量性：,在一维运动中要选取正方向，未知速度方向的一律假设为正方向，带入求解.,(2)同时性：,m,1,v,1,和,m,2,v,2,作用前的同一时刻的动量,m,1,v,1,和,m,2,v,2,作用后的同一时刻的动量,单方向守恒：,(3)同系性：,各个速度都必须相对于同一个惯性参考系.,定律的使用条件：在惯性参考系中普遍适用(宏观、微观、高速、低速),2.力学规律的选用原则,多个物体组成的系统：优先考虑两个守恒定律，若涉及碰撞、爆炸、反冲等问题时，应选用动量守恒定律，然后再根据能量关系分析解决.,(3)同系性：,例2,如图2所示，一条带有圆轨道的长轨道水平固定，圆轨道竖直，底端分别与两侧的直轨道相切，半径,R,0.5 m，物块,A,以,v,0,6 m/s的速度滑入圆轨道，滑过最高点,Q,，再沿圆轨道滑出后，与直轨上,P,处静止的物块,B,碰撞，碰后粘在一起运动，,P,点左侧轨道光滑，右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段长度都为,L,0.1 m，物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为,0.1，,A,、,B,的质量均为,m,1 kg(重力加速度,g,取10 m/s,2,；,A,、,B,视为质点，碰撞时间极短).,(1)求,A,滑过,Q,点时的速度大小,v,和受到的,弹力大小,F,；,解析答案,典例剖析,图,2,例2如图2所示，一条带有圆轨道的长轨道水平固定，圆轨道竖直,解得,F,22 N.,答案,4 m/s,22 N,解得F22 N.答案4 m/s22 N,(2)若碰后,AB,最终停止在第,k,个粗糙段上，求,k,的数值；,解析,A,撞,B,，由动量守恒得,m,v,0,2,m,v,解得,x,4.5 m,答案,45,解析答案,(2)若碰后AB最终停止在第k个粗糙段上，求k的数值；解得x,(3),求碰后,AB,滑至第,n,个,(,n,k,),光滑段上的速度,v,n,与,n,的关系式,.,解析,AB,滑至第,n,个光滑段上，由动能定理得,解析答案,(3)求碰后AB滑至第n个(nk)光滑段上的速度vn与n的,3.如图3，在足够长的光滑水平面上，物体,A,、,B,、,C,位于同一直线上，,A,位于,B,、,C,之间.,A,的质量为,m,，,B,、,C,的质量都为,M,，三者均处于静止状态.现使,A,以某一速度向右运动，求,m,和,M,之间应满足什么条件，才能使,A,只与,B,、,C,各发生一次碰撞.设物体间的碰撞都是弹性的.,变式训练,图3,解析答案,返回,3.如图3，在足够长的光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直,解析,设,A,运动的初速度为,v,0,，,A,向右运动与,C,发生碰撞，由动量守恒定律得,m,v,0,m,v,1,M,v,2,要使得,A,与,B,能发生碰撞，需要满足,v,1,0,，即,m,M,A,反向向左运动与,B,发生碰撞过程，有,m,v,1,m,v,3,M,v,4,解析答案,解析设A运动的初速度为v0，A向右运动与C发生碰撞，由动量,由于,m,M,，所以,A,还会向右运动，根据要求不发生第二次碰撞，需要满足,v,3,v,2,整理可得,m,2,4,Mm,M,2,返回,由于mM，所以A还会向右运动，根据要求不发生第二次碰撞，需,考题三电学中动量和能量观点的综合应用,方法指导,系统化思维方法，就是根据众多的已知要素、事实，按照一定的联系方式，将其各部分连接成整体的方法.,(1)对多个物理过程进行整体思维，即把几个过程合为一个过程来处理，如用动量守恒定律解决比较复杂的运动.,(2)对多个研究对象进行整体思维，即把两个或两个以上的独立物体合为一个整体进行考虑，如应用动量守恒定律时，就是把多个物体看成一个整体(或系统).,考题三电学中动量和能量观点的综合应用方法指导系统化思维方,典例剖析,例3,如图4所示，直角坐标系,xOy,位于竖直平面内，,x,轴与绝缘的水平面重合，在,y,轴右方有垂直纸面向里的匀强磁场和竖直向上的匀强电场.质量为,m,2,810,3,kg的不带电小物块静止在原点,O,，,A,点距,O,点,l,0.045 m，质量,m,1,110,3,kg的带电小物块以初速度,v,0,0.5 m/s从,A,点水平向右运动，在,O,点与,m,2,发生正碰并把部分电量转移到,m,2,上，碰撞后,m,2,的,速度为0.1 m/s，此后不再考虑,m,1,、,m,2,间的库仑力.,已知电场强度,E,40 N/C，小物块,m,1,与水平面的,动摩擦因数为,0.1，取,g,10 m/s,2,，求：,(1)碰后,m,1,的速度；,图4,解析答案,典例剖析例3如图4所示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，x,代入数据解得：,v,1,0.4 m/s,v,2,0.1 m/s,，,m,1,、,m,2,正碰，由动量守恒有：,m,1,v,1,m,1,v,1,m,2,v,2,代入数据得：,v,1,0.4 m/s,，方向水平向左,答案,0.4 m/s,，方向水平向左,代入数据解得：v10.4 m/s,解析答案,(2)若碰后,m,2,做匀速圆周运动且恰好通过,P,点，,OP,与,x,轴的夹角,30，,OP,长为,l,OP,0.4 m，求磁感应强度,B,的大小；,解析,m,2,恰好做匀速圆周运动，所以,qE,m,2,g,得：,q,2,10,3,C,由洛伦兹力提供向心力，设物块,m,2,做圆周运动的半径为,R,，则,q,v,2,B,轨迹如图，由几何关系有：,R,l,OP,解得：,B,1 T,答案,1 T,解析答案(2)若碰后m2做匀速圆周运动且恰好通过P点，OP与,(3),其他条件不变，若改变磁场磁感应强度的大小，使,m,2,能与,m,1,再次相碰，求,B,的大小,.,解析答案,(3)其他条件不变，若改变磁场磁感应强度的大小，使m2能与m,解析,当,m,2,经过,y,轴时速度水平向左，离开电场后做平抛运动，,m,1,碰后做匀减速运动,.,m,1,匀减速运动至停止，其平均速度大小为：,所以,m,2,在,m,1,停止后与其相碰,由牛顿第二定律有：,F,f,m,1,g,m,1,a,设,m,2,做匀速圆周运动的半