高中物理动量和能量的综合应用.ppt

专题二 动量和能量 第三讲动量和能量的综合应用; 一、解决力学问题的三大基本观点 1．牛顿运动定律结合运动学公式(称之为力的观点)是解决力学问题的基本思路和方法．因牛顿第二定律是瞬时定律，此种方法适用于需求解过程中间状态(速度、加速度)的问题． 2．动量定理和动量守恒定律．(动量观点) 3．动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律．(能量观点); 动量定理、动能定理研究的只是物体或系统在某一过程中初、末状态动量、动能的改变量，而无需对过程的变化细??作深入的研究．如问题不涉及物体运动过程中的加速度，而涉及运动时间的问题，优先考虑动量定理；涉及位移的问题，优先考虑动能定理．; 二、力学综合题的基本思路 1．认真审题，弄清题意．审题时要注意： (1)挖掘隐含条件，隐含条件往往隐含在关键的词语中，题目的附图中，发生的物理现象中和题目的所求中； (2)重视对物理过程的分析：审题时，要弄清题目中的物理过程及其得以进行的条件，明确运动的性质，把握过程中的不变量、变量、关联量之间的相互关系，并找出与物理过程相适应的物理规律．; 2．确定研究对象，分析受力情况和运动情况．选择研究对象的两个基本原则：一是要选择已知量充分且涉及所求量的物体为研究对象；二是要优先选择能够满足某个守恒定律的物体(或物体系)为研究对象．进行运动分析时要注意两个方面： ①运动情况变化时，找出运动量(s、a、v、t)的关系； ②运动可能出现多种可能性． 3．明确解题途径，正确运用规律． 4．分析解题结果，有时需做一定讨论(特别对多解问题)．; 类型一：碰撞、爆炸、反冲中的动量、能量守恒 在碰撞、爆炸、反冲问题中，物体间的相互作用力(内力)远大于系统受到的外力，用牛顿运动定律求解非常复杂，甚至根本就无法求解，但用动量守恒定律求解时，只需要考虑过程的始末状态，而不需要考虑过程的具体细节，这正是用动量守恒定律求解问题的优势．;【例1】如图2-3-1所示，在足够长的光滑水平轨道上静止放置三个小木块A、B、C，质量分别为mA=1kg，mB=1kg，mC=2kg，其中B与C用一个轻弹簧固定连接，开始时整个装置处于静止状态；A和B之间有少许塑胶炸药，A的左边有一个弹性挡板(小木块和弹性挡板碰撞过程没有能量损失)．;现在引爆塑胶炸药，若炸药爆炸???生的能量有E=9J转化为A和B沿轨道方向的动能，A和B分开后，A恰好在B、C之间的弹簧第一次恢复到原长时追上B，并且与B发生碰撞后粘在一起．求： (1)在A追上B之前弹簧弹性势能的最大值； (2)A与B相碰以后弹簧弹性势能的最大值．;【解析】(1)塑胶炸药爆炸瞬间取A和B为研究对象，假设爆炸后瞬间A、B的速度大小分别为vA、vB，取向右为正方向 由动量守恒：-mAvA+mBvB=0 爆炸产生的能量有9J转化为A、B的动能; 由于A在炸药爆炸后再次追上B的时候弹簧恰好第一次恢复到原长，则在A追上B之前弹簧已经有一次被压缩到最短(即弹性势能最大)，爆炸后取B、C和弹簧为研究系统，当弹簧第一次被压缩到最短时B、C达到共速vBC，此时弹簧的弹性势能最大，设为Ep1.;【变式题】如图2-3-2所示，劲度系数为k=200N/m的轻弹簧一端固定在墙上，另一端连一质量为M=8kg的小车a，开始时小车静止，其左端位于O点，弹簧没有发生形变，质量为m=1kg的小物块b静止于小车的左侧，距O点s=3m，小车与水平面间的摩擦不计，小物块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2，取g=10m/s2.今对小物块施加大小为F=8N的水平恒力使之向右运动，并在与小车碰撞前的瞬间撤去该力，碰撞后小车做振幅为A=0.2m的简谐运动， ;(1)小物块与小车碰撞前瞬间的速度是多大？ (2)小车做简谐运动过程中弹簧最大弹性势能是多少？小车的最大速度为多大？ (3)小物块最终停在距O点多远处？当小物块刚停下时小车左端运动到O点的哪一侧？;【解析】(1)设碰撞前瞬间，小物块b的速度为v1，小物块从静止开始运动到刚要与小车发生碰撞的过程中， ; 类型二：滑块运动中的动量、能量守恒 解决滑块问题一般要用到动量定理、动量守恒定律、动能定理、功能原理以及动力学等规律，综合性强，能力要求高，是高中物理常见的题型之一，也是高考中经常出现的题型．解决此类问题，关键要看地面是否光滑，动量是否守恒，若不守恒，往往要用动量定理和动能定理．同时要注意分析物体的运动时间关系、位移关系、能量关系等，找出它们之间的关系，列方程求解．;【例2】