动量与能量3PPT课件
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动量与能量的综合应用PPT演示文稿
1 1 2 2 (2m)v2 (2m)v3 (2m) g (2l2 ) 2 2
由动能定理有
3
4
A
4.后A、B开始分离，A单独向右滑到P点停下， 由以上各式，解得
1 2 mv 3 mgl 1 2
v0 g (10l1 16l2 )
B l2
l1
P
2.用轻弹簧相连的质量均为2kg的A、B两物块 都以 的速度在光滑的水平地面 上运动，弹簧处于原长，质量为4kg的物体C 静止在前方，如图3所示，B与C碰撞后二者 粘在一起运动。求：在以后的运动中
研究某一时刻（或某一位置）的动力学 问题应使用牛顿第二定律，研究某一个 过程的动力学问题，若物体受恒力作用， 且又直接涉及物体运动过程中的加速度 问题，应采用运动学公式和牛顿第二定 律求解。
解决动力学问题的基本观点之二：
动量观点（包括动量定理和动量守恒定律） 1、对于不涉及物体运动过程中的加速度而 涉及物体运动时间的问题，特别对于打击一类 的问题，因时间短且冲力随时间变化，则应用 动量定理求解。
W其他=△E W重=-△Ep W弹=-△Ep′
重力的功 弹力的功
弹力势能
考点一 动能定理和动量定理的比较 动能定理反映的是力在空间上的积累,引起的是动能的 变化,是一个标量式;动量定理反映的是力在时间上的积 累,引起的是动量的变化,是一个矢量式,也可以说物体 在 某个方向上受到冲量的作用,则引起的是该方向上的动 量变化量.当然高中物理中一般遇见的是在一维情况下 的问题
考点二 动量守恒定律和机械能守恒定律的比较 两个守恒定律所研究的对象都是相互作用的物体所构成 的系统,且研究的都是某一个物理过程.但两者守恒的条 件不同:系统动量是否守恒,决定于系统所受合外力是否 为零;而机械能是否守恒,则决定于是否有重力以外的力(不 管是内力还是外力)做功.所以,在利用动量守恒定律处理 问题时要着重分析系统的受力情况,是否满足合外力为零; 在利用机械能守恒定律处理问题时,除了分析各力,还得分析各 力的做功情况,看是否有重力以外的力做功.所以对于一个系统所 发生的某一过程, 动量是否守恒、机械能是否守恒,两者没有必然联系,可以 出现各种不同的情况.另外,动量守恒定律为矢量表达式, 应用时必须注意方向,且 有时某个方向上合外力为零则该方向上的动量守恒;机械能 守恒定律则是标量式,对功或能量只是代数和而已.
相对论的动量和能量
m0 1.67310
2 10
27
kg
质子的静能
m0c 1.50310
J 938MeV
四、相对论动力学
锂原子的核反应
7 8 Li 1H4 Be4 He 4 He 3 1 2 2
E mc m0c Ek
2 2
1 1H
两 两
α 粒子所具有的总动能 α 粒子质量比静质量增加
四、相对论动力学
光子
E mc ; E E p c
2 2 2 0
2 2
（2）光子的相对论质量
E h m 2 2 c c
（3）光子的动量
E h h p c c
四、相对论动力学
四、相对论动力学
在某惯性系中，两个静止质量都是 m0 的粒子以 相同的速率 沿同一直线相对运动，碰撞后合成 一个新的粒子，则新生粒子的静质量为 （ ）。
四、相对论动力学
链式反应（西拉德、费米）
四、相对论动力学
爱因斯坦和西拉德
奥本海默
四、相对论动力学
曼哈顿工程：
历时三年，耗资20多亿美元，一千多位科学家
四、相对论动力学
田纳西州橡树岭（Oak Ridge） ——提纯铀矿
四、相对论动力学
汉福德
洛斯阿拉莫斯
费米小组
1942年第一座核反应堆（芝加哥大学）
5 3 p mv m0 c 4 5 3 m0 c 4
四、相对论动力学
计算它的动能
Ek mc m0 c
2
2
1 5m0 2 2 2 c m0 c m0 c 4 4
非相对论动量：m
0
在什么速率下粒子的相对论动量等于非相对论动量的两倍？ 相对论动量：m
动量和能量的综合应用 板块模型课件
原理
动量定理描述了物体动量的变化 与其所受力的关系。
公式
Ft = Δp，其中F表示力的大小，t 表示力的作用时间，Δp表示动量 的变化量。
能量定理的原理和公式
原理
能量定理描述了系统能量的转化和守 恒关系。
公式ห้องสมุดไป่ตู้
E = E0 + ΔE，其中E表示系统的总能 量，E0表示初始能量，ΔE表示能量的 变化量。
动量和能量在板块模型中的综合应用
动量与能量的相互转化
在板块模型中，物体的动量和能量可以 相互转化。例如，在碰撞过程中，物体 的动能可能转化为内能或势能，反之亦 然。通过分析动量和能量的变化，可以 深入了解物体的相互作用过程。
VS
动量和能量的同时分析
在解决板块模型问题时，通常需要同时考 虑动量和能量的综合应用。通过结合动量 定理和能量守恒定律，可以更全面地分析 物体的运动过程和相互作用效果。
04
板块模型的实例分析
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
实例一：汽车碰撞分析
总结词
汽车碰撞分析是板块模型的重要应用之一，通过分析碰撞过程中动量和能量的变化，可以更好地理解碰撞的物理 机制，为汽车安全设计提供理论支持。
详细描述
在汽车碰撞分析中，板块模型可以用来模拟汽车在碰撞过程中的运动状态和受力情况。通过分析碰撞前后的动量 和能量变化，可以评估碰撞对车辆和乘员的影响，从而优化汽车的结构设计，提高汽车的安全性能。
板块模型可以模拟地震发 生的机制和过程，为地震 预测提供理论支持。
地质构造分析
通过板块模型可以分析地 壳运动和地质构造的形成 与演化，有助于地质学研 究和资源勘探。
气候变化研究
大学物理-狭义相对论-相对论性动量和能量
我国于 1958 年建成的首座重水反应堆
我国已 建成的岭澳 核电站
我国在 建的单机容 量最大的田 湾核电站
原子弹核裂变
2 轻核聚变
氘核 氦核 质量亏损
释放能量
轻核聚变条件 温度要达到
有
的动能，足以克服两
力.
时，使 具 之间的库仑排斥
1967年6 月17日，中国 第一颗氢弹爆 炸成功
五 动量与能量的关系
而
，所以光速 C 为物体的极限速度 .
当
时
相对论动量守恒定律
当
时
常矢量
若
，则相对论动量守恒 经典动量守恒 .
常矢量
三 质量与能量的关系
相对论质能关系
静能
：物体静止时所具有的能量 .
质能关系预言：物质的质量就是能量的一种储藏 .
爱因斯坦认为（1905）
懒惰性
惯性 ( inertia )
活泼性
物理意义
惯性质量的增加和能量的增加相联系，质量的 大小应标志着能量的大小，这是相对论的又一极其 重要的推论 .
相对论的质能关系为开创原子能时代提供了理 论基础 , 这是一个具有划时代的意义的理论公式 .
质能关系预言：物质的质量就是能量的一种储藏.
例：
现有 100 座楼，每楼 200 套房，每套房用电功率
能量 ( energy )
物体的懒惰性就 是物体活泼性的度量 .
相对论能量和质量守恒是一个统一的物理规律.
一些微观粒子和轻核的静能量
粒子
符号
光子
电子（或正电子） e（或 +e
质子
）p
中子
n
氘
氚
氦（ 粒子）
静能量 MeV 0 0.510
第18课狭义相对论II——动量和能量
0
2
1− 2
• =
≈ 0 +
0 2
2
1− 2
1
2
2 0 2
2
≈ 0 +
1
0 2
2
物体静止时的质能
动能
• Einstein由此假设，物体的能量 =
2
=
0 2
2
1− 2
相对论中的能量
• 这个假设能满足能量守恒吗？
•
•
=
2
• =
0
2
1− 2
•=
0
•=
2
大家能感受到这
些公式的美吗？
2
1− 2
=
02
2
1− 2
= ( −
)/
2
1−
2
2
y
A
参
考
系
A’
参
考
系
在A参考系中
以速度v向x
方向运动
速度u
ut
x
(
• =
′
′
′
=
(
−
2
1− 2
)
2
−/
2
1− 2
)
=
(−)
(−/2)
=
−
1−/2
• 一起来验证光速不变，无法通过速度叠加超光速。
A’
参
考
系
= ( − )/ 1 −
2
2
′ =
′ =
1−
2
2
′
= ( −
大学物理B1_第3章_3
0 mAvA sin mB vB sin 1 1 1 2 2 2 mA v A0 mA v A mB vB 2 2 2
2014年10月15日星期三
5
第三章 动量与能量守恒定律3 3-8 能量守恒定律
德国物理学家和生理学家.于 1874年发表了《论力（现称能 量）守恒》的演讲，首先系统地 以数学方式阐述了自然界各种运 动形式之间都遵守能量守恒这条 规律.所以说亥姆霍兹是能量守恒 定律的创立者之一。 1. 能量守恒定律： 对与一个孤立系统来说, 系统内 各种形式的能量是可以相互转换 的，但是不论如何转换，能量既不 能产生，也不能消灭。
2
2014年10月15日星期三
第三章 动量与能量守恒定律3
一、碰撞的概念 两个或几个物体之间相互作用时间很短，但相互作用力很大， 以至外力的作用可以忽略不计，这种过程称为碰撞。
3-7
碰撞
f内 F外
二、碰撞的分类
mi vi C
1. (完全)弹性碰撞：两物体碰撞之后， 它们的动能之和不变 。
答：动量、动能、势能、功
7 2014年10月15日星期三
第三章 动量与能量守恒定律3 3-9 质心
1. 质心(质量中心) 为简单描述多质点系統的运动情形，设想质点系的质量集中于 某一特殊位置，此位置称为质点系的質心。 n 质心的质量是质点系质量总和： mc mi i 1 质心运动代表质点系的运动。 2. 质心的位置 n个质点组成的质点系的质心位置定义为: 质点的质量加权平均
2014年10月15日星期三
补例
第三章 动量与能量守恒定律3
第三章 小结 1.基本物理量 1）动量
P mv
t2 t1
3）冲量 I Fdt 2.基本定理
动量和能量的综合应用 板块模型课件
板块模型的应用
板块模型的应用包括解释地震、 火山喷发、山脉形成等地质现 象，以及帮助预测地质灾害和 资源பைடு நூலகம்布。
实例分析
通过具体案例分析，展示板块 模型在解释地质现象和预测地 质灾害方面的应用。
结论
1 动量和能量的关系
动量和能量是物体运动的两个重要方面。动 量可以描述物体的运动状态，而能量可以描 述物体的运动能力。
动量和能量的综合应用 板块模型ppt课件
本课件将介绍动量和能量的综合应用，包括动量的定义和单位、动量守恒定 律及其应用、动量定理及其应用、能量的定义和单位、动能和势能的转化、 能量守恒定律及其应用、弹性碰撞及其应用、非弹性碰撞及其应用、动能定 理与动量定理的综合应用、板块模型的概念、板块模型的应用、以及动量和 能量的关系和对实际问题的启示。
动量
动量的定义和单位
动量是物体运动的描述，它 等于物体的质量乘以速度。 单位是千克·米/秒。
动量守恒定律及其应用
动量守恒定律指出，在没有 外力作用下，系统的总动量 保持不变。应用场景包括碰 撞和爆炸。
动量定理及其应用
动量定理描述了力对物体动 量的改变。应用场景包括推 进器和火箭的工作原理。
能量
1 能量的定义和单位
2 动量和能量的综合应用对实际问题
的启示
动量和能量的综合应用可以帮助我们理解和 解决实际问题，如交通事故、能源转换等。
2
非弹性碰撞及其应用
非弹性碰撞是指碰撞后物体发生形变或损失动能的碰撞。应用场景包括汽车碰撞 事故的分析。
3
动能定理与动量定理的综合应用
将动能定理和动量定理结合应用于实际问题，如火箭发射、物体自由落体等。
板块模型
板块模型的概念
第三课时 动量和能量
第16页 共 45 页 第16页
对系统的全过程,由能量转化与守恒定律有 : 1 1 2 2 Q = fL = ( M + m)v0 − ( M + m)v2 2 2 设A向右运动的对地最大位移为s m , 对小木块A由动能定 理有 1 2 − fsm = − mv0 2 ( M + m) 解以上各式得sm = L. 4M M +m [答案] L 4M
第10页 共 45 页 第10页
在两者相互作用的过程中,木块 在滑动摩擦力作用下向右做 在两者相互作用的过程中 木块m在滑动摩擦力作用下向右做 木块 匀减速运动,木板向右做匀加速运动 分别对它们用动能定理 匀减速运动 木板向右做匀加速运动,分别对它们用动能定理 木板向右做匀加速运动 分别对它们用动能定理. 对木块: 对木块
第15页 共 45 页 第15页
[解析 小木块 先向右减速运动到速度 A=0,后又向左加 解析] 小木块A先向右减速运动到速度 先向右减速运动到速度v 解析 后又向左加 速直至与木块B具有相同速度 木块 速直至与木块 具有相同速度v2,木块 一直向左减速运动 具有相同速度 木块B一直向左减速运动 直至与A具有相同速度 以后 直至与 具有相同速度v2,以后 ､B以v2匀速向左运动 整个 具有相同速度 以后A､ 以 匀速向左运动,整个 过程中木板与木块组成的系统动量守恒.由动量守恒定律 过程中木板与木块组成的系统动量守恒 由动量守恒定律 有: Mv0-mv0=(M+m)v2
① ②
③
2
2
2
第11页 共 45 页 第11页
对上述几个方程进行讨论:① 对上述几个方程进行讨论 ①式中木块减少的动能分为两部 一部分通过摩擦力对木板做正功,转移到木板上成为木 分,一部分通过摩擦力对木板做正功 转移到木板上成为木 一部分通过摩擦力对木板做正功 板的动能;另一部分通过克服摩擦力做功 转化成系统的内 板的动能 另一部分通过克服摩擦力做功,转化成系统的内 另一部分通过克服摩擦力做功 能.
高考物理一轮复习第十章电磁感应专题8电磁感应现象中的动力学动量和能量问题课件新人教版
(1)金属杆在磁场中运动时产生的电动势的大小; (2)电阻的阻值。
命题点一 命题点二 命题点三
必备知识
关键能力
-15-
-15-
答案:(1)Blt0
������ -������������
������
(2)������2������������2 ������0
解析:(1)设金属杆进入磁场前的加速度大小为a,由牛顿第二定律得
������������
(3)金属杆切割磁感线的速度 v'=v0-v,则感应电动势 E=Bd(v0-v),
电功率
P=������������2
,解得
P=������2
������2 (������0-������)2。
������
思维点拨本题的关键在于导体切割磁感线产生电动势E=Blv,切
割的速度(v)是导体与磁场的相对速度,分析这类问题,通常是先电
必备知识
-6-
关键能力
-6-
知识梳理 考点自诊
1.金属棒ab静止在倾角为α 的平行导轨上,导轨上端有导线相 连,垂直于导轨平面的匀强磁场的磁感应强度为B0,方向如图所示。 从t=0时刻开始,B0均匀增加,到t=t1时,金属棒开始运动。则在 0~t1这段时间内,金属棒受到的摩擦力将( )
关闭
由楞次定律可判知,导体棒中有从a→b的感应电流,由左手定则可知,安培
够长的U形金属导轨处于竖直向上的匀强磁场中,在导轨上放着金
属棒ab,开始时ab棒以水平初速度v0向右运动,最后静止在导轨上。
就导轨光滑和导轨粗糙的两种情况相比较,这个过程( )
关闭
导轨光滑情况下,WF=12 ������������0 2,导轨粗糙情况下,WF+Wf=12 ������������02,所以 安 根培 据A.力 功安做 能培功 原力不 理对等 ,a开b,棒始 电所流 时做的 通的过 动功能 整不个 最相回 终等路 转所 化做 为的 焦功 耳也 热不 和相 摩等 擦产 ,A生对的、热B 错; 能,BC.对电;流由所于做两的种功情相况等下,金属棒 ab 通过的位移不相等,也就是两种
动量定理及其应用课件
VS
量子力学中的动量定理
将动量定理应用于量子力学领域，研究其 在描述微观粒子运动和相互作用中的作用 。
动量定理在交叉学科领域的研究
工程力学中的动量定理
将动量定理应用于工程力学领域，研究其在 结构分析、振动控制等方面的应用。
生物学中的动量定理
将动量定理应用于生物学领域，探讨其在描 述生物运动、生态平衡等方面的作用。
棒球投手投球
棒球投手通过改变球的速度和角度来 控制球的轨迹。这需要运用动量定理 来预测球在空中的运动轨迹，以便投 手能够准确地将球投到目标位置。
滑雪技巧
在滑雪过程中，运动员通过改变滑行 速度和方向来控制自己的轨迹。这需 要运用动量定理来理解速度和方向变 化对滑雪轨迹的影响。
工业生产中的应用
机械加工
全。
军事科技
导弹和炮弹的制导和射击精度也 依赖于动量定理来计算和控制弹 道轨迹，提高武器的打击效果。
04 动量定理的实验验证
实验设计
01
02
03
实验目标
验证动量定理在现实生活 中的应用，探究物体在碰 撞过程中的动量变化。
实验原理
基于动量定理，当一个物 体发生碰撞时，其动量的 变化与作用力和作用时间 的乘积成正比。
对碰撞问题的解决
动量定理为解决碰撞问题提供了重要 的工具，使得科学家能够预测和解释 物体碰撞过程中的各种现象。
动量定理在现代科技领域的应用
火箭科学
火箭发动机的推进原理正是基于 动量定理，通过高速喷射物质来 获得反作用力，从而实现火箭的
升空和推进。
碰撞安全研究
汽车、飞机和其他交通工具的碰 撞安全研究依赖于动量定理来分 析碰撞过程中能量的传递和吸收 ，以改进安全设计和保护乘员安
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功能原理 功能原理
将
称为 机械能 得 功能原理 表达式：
例题 如图所示，在一粗糙的平面上放置一根 劲度 k 500N / m 的弹簧例题 ，先将一质量为 m=1kg
的滑块与弹簧的一端接触，弹簧的另一端抵着墙壁， 用手推动滑块压缩弹簧，当弹簧的压缩量x=0.2m 时 撒手。滑块被弹出并沿一粗糙的弧形路面上行，当 到达高度为h=0.5m 处时的运动速率为v=1m/s 。求： 滑块在此运动过程中摩擦力所做的功。
同学们好
不经过迷惑，你总不会聪明！ 要成长，你总要独创才行。
歌德
本课教学内容与要求
内容与要求
❖势能。 ❖保守力与非保守力。 ❖质点系的动能定理与功能原理。 ❖机械能守恒定律。 ❖要求：理解保守力和非保守力的概念，理解势能
的概念，掌握重力势能和弹性势能的表达式；掌握 质点系的功能原理，能用功能原理求解有关力学问 题；掌握机械能守恒定律。
统做功，或这两种力对系统做功的代数和为 零，则系统的机械能在该过程中保持不变。
光 滑 半 球
面
练习二
例题
球面任意点 P 处
由静止开始释放
滚至 Q 点处开始 切向脱离球面
证明：
光 滑
光 半
球
面滑 半
续练习二 证 明： 球面任意点 P 处
由静止开始释球放面任意点 P 处
RR
θθ
续滚切至向Q脱点离处由球开面静始止开始释放
A外 A非保内力 E E0
三、机械能守恒定律： 若系统的外力与非保守性内力作功为零时， 则系统机械能保持不变。即
E E0
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
v
x m
N fp h
应用要例
应用功能原理求解 同时存在多种力 的问题时，注意分清 内力 和 外力。 例题
系统：地球、弹簧、木块 摩擦力 动能 弹性势能
下
上
压
系统：地球、 弹簧、木块
下行及压缩阶段：
下压
压
下
压
上行阶段：
上
上
压
根据 功能原理
机械能守恒定律
机械能守恒定律
若某一过程中外力和非保守内力都不对系
由 (3)、(4) 得
···(5)
.
p.78
沿切向极缓慢拉
光滑
末B
半球面 R
q
C
O
始A
原长
p.78例
F
例题
N
ds
R
f
da mg
a
O
方法一：
牛顿运动定律法 作受力图 极缓慢移动 意味无加速 则四力平衡
方法二：功能原理法 动能没变。选 AC 面为零势面，计算重力和弹性势能
得
本课小结 小结
一、重力势能与弹性势能。 二、功能原理：
3.3
保守力
第三节
保守力做功的 大小，只与运动 物体的始 末位 置有关，与路径 无关。
非保守力做功的 大小，不仅与物体 的始 末位置有关， 而且还与物体的运 动路径有关。
常见保守力的功
常见保守力的功
重力的功
重力的功
见图 得
弹弹性力力的的功功 弹性力的功 弹 弹
弹
万有引力的功 万有引力的功
单位位矢
在任意位置此关系都成立
得
单位位矢
续上
续
在任意位置此关系都成立
得
保守力的功归纳
归纳
势能概念 势能
用 表示
末态 势能
初态 势能
保守力做正功，物体系的势能减少；
即
保守力做负功，物体系的势能增加。
势能函数
几种常见的势能
弹性恢复力总 是与位移反向
势能概念的要点
注意比较力其 、空势间变能量比较的特表点
You Know, The More Powerful You Will Be
结束语
感谢聆听
不足之处请大家批评指导
Please Criticize And Guide The Shortcomings
讲师：XXXXX特点
重力
弹性力
万有引力
3.4 质点系动能定理
第四节
注意，内力虽然成对出现，但两 质点相对所选的惯性系的位移量未必 相等，内力的功不能成对抵消。
4.4
续上
质点系动能定理
注意，内力虽然成对出现，但两 质点相对所选的惯性系的位移量未必 相等，内力的功不能成对抵消。
根据质点系 的动能定理
mvg
滚至 Q 点处开始
球取系统：地球，质点。 内力：重力。 外力：支切撑向力脱，离但球不做面功。
面 故 在 P — Q 过程中机械能守恒
···(1)
在 Q 点处脱离球面时，质点动力学方程为
···(2)
由 (1) 得
由 (2) 得证明：
···(3) ···(4)
即
由 (5) 、(6) 得
···(6)