動量守恒定律機(jī)械能守恒定律能量守恒定律高考專題.doc

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1、動量與能量1.命題趨勢2.知識概要沖量是力對時間的積累,其作用效果是改變物體的動量;功是力對位移的積累,其作用效果是改變物體的能量;沖量和動量的變化、功和能量的變化都是原因和結(jié)果的關(guān)系,對此,要像熟悉力和運動的關(guān)系一樣熟悉。在此基礎(chǔ)上,還很容易理解守恒定律的條件,要守恒,就應(yīng)不存在引起改變的原因。能量還是貫穿整個物理學(xué)的一條主線,從能量角度分析思考問題是研究物理問題的一個重要而普遍的思路。應(yīng)用動量定理和動能定理時,研究對象可以是單個物體,也可以是多個物體組成的系統(tǒng),而應(yīng)用動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律時,研究對象必定是系統(tǒng);此外,這些規(guī)律

2、都是運用于物理過程,而不是對于某一狀態(tài)(或時刻)。因此,在用它們解題時,首先應(yīng)選好研究對象和研究過程。對象和過程的選取直接關(guān)系到問題能否解決以及解決起來是否簡便。選取時應(yīng)注意以下幾點:1.選取研究對象和研究過程,要建立在分析物理過程的基礎(chǔ)上。臨界狀態(tài)往往應(yīng)作為研究過程的開始或結(jié)束狀態(tài)。2.要能視情況對研究過程進(jìn)行恰當(dāng)?shù)睦硐牖幚怼?.可以把一些看似分散的、相互獨立的物體圈在一起作為一個系統(tǒng)來研究,有時這樣做,可使問題大大簡化。4.有的問題,可以選這部分物體作研究對象,也可以選取那部分物體作研究對象;可以選這個過程作研究過程,也可以選那個

3、過程作研究過程;這時,首選大對象、長過程。確定對象和過程后,就應(yīng)在分析的基礎(chǔ)上選用物理規(guī)律來解題,規(guī)律選用的一般原則是:1.對單個物體,宜選用動量定理和動能定理,其中涉及時間的問題,應(yīng)選用動量定理,而涉及位移的應(yīng)選用動能定理。2.若是多個物體組成的系統(tǒng),優(yōu)先考慮兩個守恒定律。3.若涉及系統(tǒng)內(nèi)物體的相對位移(路程)并涉及摩擦力的,要考慮應(yīng)用能量守恒定律。3.點撥解疑【例題1】某地強(qiáng)風(fēng)的風(fēng)速是20m/s,空氣的密度是=1.3kg/m3。一風(fēng)力發(fā)電機(jī)的有效受風(fēng)面積為S=20m2,如果風(fēng)通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)后風(fēng)速減為12m/s,且該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率為

4、=80%,則該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電功率多大?【點撥解疑】風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為電能,討論時間t內(nèi)的這種轉(zhuǎn)化,這段時間內(nèi)通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)的空氣的空氣是一個以S為底、v0t為高的橫放的空氣柱,其質(zhì)量為m=Sv0t,它通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)所減少的動能用以發(fā)電,設(shè)電功率為P,則代入數(shù)據(jù)解得P=53kW【例題2】(1998年全國卷)在光滑水平面上,動能為E0、動量的大小為的小鋼球1與靜止小鋼球2發(fā)生碰撞,碰撞前后球1的運動方向相反。將碰撞后球1的動能和動量的大小分別記為E1、,球2的動能和動量的大小分別記為E2、p2,則必有A.E1

5、0?????C.E2>E0????D.p2>p0【點撥解疑】兩鋼球在相碰過程中必同時遵守能量守恒和動量守恒。由于外界沒有能量輸入,而碰撞中可能產(chǎn)生熱量,所以碰后的總動能不會超過碰前的總動能,即E1+E2≤E0?,可見A對C錯;另外,A也可寫成,因此B也對;根據(jù)動量守恒,設(shè)球1原來的運動方向為正方向,有p2-p1=p0,所以D對。故該題答案為A、B、D。點評:判斷兩物體碰撞后的情況,除考慮能量守恒和動量守恒外,有時還應(yīng)考慮某種情景在真實環(huán)境中是否可能出現(xiàn),例如一般不可能出現(xiàn)后面的球穿越前面的球而超前運動的情況?!纠}3】內(nèi)燃打樁機(jī)的重錘由

6、氣缸、活塞等若干部件組成,氣缸與活塞間有柴油與空氣的混合物。在重錘與樁碰撞的過程中,從而使錘、樁均向下運動?,F(xiàn)把柴油打樁機(jī)和打樁過程簡化如下:內(nèi)燃打樁機(jī)錘頭的質(zhì)量m1=1800千克,錘頭從距樁頂端上部1.5米處,(如圖)從靜止開始沿豎直軌道自由落下,打在質(zhì)量為,m2=1600千克(包括樁帽)的鋼筋混凝土樁子上,隨后,樁在泥土中向下移動一距離,打擊三次后樁剛好打入土層0.01米,設(shè)樁向下移動的過程中泥土對樁的作用力F是恒力,求此力的大小?!军c撥解疑】在第一過程中,是錘自由下落至剛接觸樁的頂部,設(shè)h=1.5米,由自由落體末速度公式可求出錘剛

7、接觸樁頂時的速度v為:v2=2gh,∴v=在第二過程中,當(dāng)錘和樁相碰時,可把錘和樁看成一個系統(tǒng),并且相碰后一起向下運動,系統(tǒng)的動量守恒,即:(m1+m2)v1=m1v第三過程中,錘、樁以速度v1共同向下運動打入土層靜止,這一過程中動能和動量都不守恒。設(shè)三次打入土層的深度L=0.01米,則每次打入的深度為L/3米。設(shè)土層的平均阻力為f,根據(jù)動能定理得:-f=(m1+m2)v21由上面三個過程得到的三個方程式可得v1=-f=(m1+m2)()2·2gh==(牛)≈牛即f=-牛。負(fù)值表示土層的阻力方向和樁運動方向相反?!纠}4】(200

8、0年全國)在原子核物理中,研究核子與核關(guān)聯(lián)的最有效途徑是“雙電荷交換反應(yīng)”。這類反應(yīng)的前半部分過程和下述力學(xué)模型類似。兩個小球A和B用輕質(zhì)彈簧相連,在光滑的水平直軌道上處于靜止?fàn)顟B(tài)。在它們左邊有一垂直于軌道

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