《创新设计总复习高中物理课件：第六章 碰撞与动量守恒第六章 能力课.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《创新设计总复习高中物理课件：第六章 碰撞与动量守恒第六章 能力课.ppt（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、能力课 动量和能量观点的综合应用 热考点 滑块 弹簧 模型 模型特点 对对两个 或两个以上 物体与弹弹簧组组成的系统统在相互作用的过过 程中 1 在能量方面 由于弹弹簧的形变变会具有弹弹性势势能 系统统的总总 动动能将发发生变变化 若系统统所受的外力和除弹弹簧弹弹力以外的内 力不做功 系统统机械能守恒 2 在动动量方面 系统动统动 量守恒 3 弹弹簧处处于最长长 最短 状态时态时 两物体速度相等 弹弹性势势能最 大 系统满统满 足动动量守恒 机械能守恒 4 弹弹簧处处于原长时长时 弹弹性势势能为为零 例1 如图1所示 质质量分别为别为 1 kg 3 kg的滑块块A B位 于光滑水平面上 现现使
2、滑块块A以4 m s的速度向右运动动 与 左侧连侧连 有轻弹轻弹 簧的滑块块B发发生碰撞 求二者在发发生碰撞的 过过程中 1 弹弹簧的最大弹弹性势势能 2 滑块块B的最大速度 图图1 解析 1 当弹簧压缩最短时 弹簧的弹性势能最大 此时滑 块A B同速 系统动量守恒 以向右为正方向 2 当弹簧恢复原长时 滑块B获得最大速度 由动量守恒定律和能量守恒定律得mAv0 mAvA mBvm 答案 1 6 J 2 2 m s 向右 滑块 弹簧 模型的解题思路 1 应用系统的动量守恒 2 应用系统的机械能守恒 3 应用临界条件 两滑块同速时 弹簧的弹性势能最 大 变式训练1 2017 江西南昌模拟 多选
3、如图图2甲所示 在 光滑水平面上 轻质弹轻质弹 簧一端固定 物体A以速度v0向右运 动压缩弹动压缩弹 簧 测测得弹弹簧的最大压缩压缩 量为为x 现让弹现让弹 簧一端 连连接另一质质量为为m的物体B 如图图乙所示 物体A以2v0的速 度向右压缩弹压缩弹 簧 测测得弹弹簧的最大压缩压缩 量仍为为x 则则 图图2 答案 AC 变式训练2 两物块A B用轻弹轻弹 簧相连连 质质量均为为2 kg 初始时弹时弹 簧处处于原长长 A B两物块块都以v 6 m s的速度 在光滑的水平地面上运动动 质质量为为4 kg的物块块C静止在前 方 如图图3所示 已知B与C碰撞后二者会粘在一起运动动 在以后的运动动中 1
4、 当弹弹簧的弹弹性势势能最大时时 物块块A的速度为为多大 2 系统统中弹弹性势势能的最大值值是多少 图图3 解析 1 当A B C三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大 根据A B C三者组成的系统动量守恒 取向右为正方向 有 mA mB v mA mB mC vABC 代入数据解得vABC 3 m s 2 B C碰撞时B C组成的系统动量守恒 设碰撞后瞬间B C的共同速度为vBC 则有mBv mB mC vBC 代入数据解得vBC 2 m s 当A B C三者的速度相等时 弹簧的弹性势能最大 设为 Ep 在B C碰撞后 A与B C组成的系统通过弹簧相互作用 的过程中机械能守恒 答案 1 3 m
5、s 2 12 J 热考点 滑块 平板 模型 模型特点 1 当滑块块和平板的速度相等时时平板的速度最大 两者的相对对 位移也最大 2 系统统的动动量守恒 但系统统的机械能不守恒 摩擦力与两者 相对对位移的乘积积等于系统统机械能的减少 当两者的速度相 等时时 系统统机械能损损失最大 图图4 例2 如图5所示 质质量m1 0 3 kg的小车车静止在光滑的水 平面上 车长车长 L 1 5 m 现现有质质量m2 0 2 kg且可视为质视为质 点 的物块块 以水平向右的速度v0 2 m s从左端滑上小车车 最后 在车车面上某处处与小车车保持相对对静止 物块块与车车面间间的动动摩 擦因数 0 5 取g 10
6、 m s2 求 1 物块块在车车面上滑行的时间时间 t 2 要使物块块不从小车车右端滑出 物块块滑上小车车左端的速度v0 不超过过多少 图图5 解析 1 设物块与小车的共同速度为v 以水平向右的方向为 正方向 根据动量守恒定律有m2v0 m1 m2 v 设物块与车面间的滑动摩擦力为Ff 对物块应用动量定理有 Fft m2v m2v0 又Ff m2g 2 要使物块恰好不从车面滑出 须物块到车面最右端时与小 车有共同的速度 设其为v 则m2v0 m1 m2 v 故要使物体不从小车右端滑出 物块滑上小车左端的速度v0 不超过5 m s 答案 1 0 24 s 2 5 m s 滑块 平板 模型解题思路
7、 1 应用系统的动量守恒 2 在涉及滑块或平板的时间时 优先考虑用动量定理 3 在涉及滑块或平板的位移时 优先考虑用动能定理 4 在涉及滑块的相对位移时 优先考虑用系统的能量 守恒 5 滑块恰好不滑动时 滑块与平板达到共同速度 变式训练3 如图6所示 长长木板ab的b端固定一挡挡板 木 板连连同挡挡板的质质量为为M 4 0 kg a b间间距离s 2 0 m 木 板位于光滑水平面上 在木板a端有一小物块块 其质质量m 1 0 kg 小物块块与木板间间的动动摩擦因数 0 10 它们们都处处于 静止状态态 现现令小物块块以初速度v0 4 0 m s 沿木板向右滑动动 直到和挡挡板相碰 碰撞后 小物
8、块块恰好回到a端而不脱离 木板 求碰撞过过程中损损失的机械能 g取10 m s2 图图6 解析 把a b两物体看成一个系统 设物块和木板最后的共同速度为v 取向右为正方向 由动量守恒定律有mv0 M m v 设碰撞过程中损失的机械能为 E 由于物块在木板上滑动使系 统损失的机械能为2 mgs 根据摩擦力与相对位移的乘积等于系统 损失的机械能 则由能量守恒定律可得 答案 2 4 J 变式训练4 模型拓展 子弹打木块 如图图7所示 质质量 为为m 245 g的物块块 可视为质视为质 点 放在质质量为为M 0 5 kg的长长 木板左端 足够长够长 的木板静止在光滑水平面上 物块块与木 板间间的动动摩
9、擦因数为为 0 4 质质量为为m0 5 g的子弹弹以速度 v0 300 m s沿水平方向射入物块块并留在其中 时间时间 极短 g 取10 m s2 子弹弹射入后 求 1 子弹进弹进 入物块块后一起向右滑行的最大速度v1 2 木板向右滑行的最大速度v2 3 物块块在木板上滑行的时间时间 t 图图7 解析 1 子弹进入物块后一起向右滑行的初速度即为物块的 最大速度 由动量守恒定律可得m0v0 m0 m v1 解得v1 6 m s 2 当子弹 物块 木板三者同速时 木板的速度最大 由动量守恒定律可得 m0 m v1 m0 m M v2 解得v2 2 m s 3 对物块和子弹组成的整体应用动量定理得
10、m0 m gt m0 m v2 m0 m v1 解得t 1 s 答案 1 6 m s 2 2 m s 3 1 s 弹弹性正碰模型 的拓展 题源 人教版选修3 5 P21 T2 质质量为为m 速度为为v的A球跟质质量为为3m的静止B球发发生正碰 碰撞可能是弹弹性的 也可能是非弹弹性的 因此 碰撞后B 球的速度允许许有不同的值值 请请你论证论证 碰撞后B球的速度 可能是以下值吗值吗 1 0 6v 2 0 4v 3 0 2v 解析 若是弹性碰撞 由动量守恒定律和机械能守恒定律 可得mv mv1 3mv2 答案 见解析 如果两个相互作用的物体 满足动量守恒的条件 且相 互作用过程中总机械能不变 广义上
11、也可以看成是弹性 碰撞 拓展1 如图8所示 质量为M的滑块静止在光滑的水平面上 滑块的光滑弧面底部与水平面相切 一质量为m的小球以速 度v0向滑块滚来 设小球不能越过滑块 求小球滑到最高点 时滑块的速度大小 图图8 拓展2 如图9所示 在足够长的光滑水平面上有一静止的质量 为M的斜面 斜面表面光滑 高度为h 倾角为 一质量为 m m M 的小物块以一定的初速度沿水平面向左运动 不计 冲上斜面时的机械能损失 如果斜面固定 则小物块恰能冲 到斜面的顶端 如果斜面不固定 则小物块冲上斜面后能达 到的最大高度为 图图9 斜面不固定时 由水平方向动量守恒得mv0 M m v 答案 D 图图10 1 物块
12、块滑到B处时处时 木板的速度vAB 2 滑块块CD圆圆弧的半径R 2 物块由D点到C点 滑块CD与物块P组成的系统动量守恒 机械能守恒 拓展4 2016 全国卷 35 2 如图11 光滑冰 面上静止放置一表面光滑的斜面体 斜面体右 侧侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块块均静 止于冰面上 某时时刻小孩将冰块块以相对对冰面3 m s的速度向斜面体推出 冰块块平滑地滑上斜 面体 在斜面体上上升的最大高度为为h 0 3 m h小于斜面体的高度 已知小孩与滑板的 总质总质 量为为m1 30 kg 冰块块的质质量为为m2 10 kg 小孩与滑板始终终无相对对运动动 取重力加 速度的大小g 10 m s2
13、1 求斜面体的质质量 2 通过计过计 算判断 冰块块与斜面体分离后能否追上小孩 图图11 解析 1 规定向左为速度正方向 冰块在斜面体上上升到最 大高度时两者达到共同速度 设此共同速度为v 斜面体的质 量为m3 由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得 式中v0 3 m s为冰块推出时的速度 联立 式并代入题给 数据得 m3 20 kg v 1 m s 2 设小孩推出冰块后的速度为v1 由动量守恒定律有 m1v1 m2v0 0 代入数据得v1 1 m s 设冰块与斜面体分离后的速度分别为v2和v3 由动量守恒和机 械能守恒定律有 m2v0 m2v2 m3v3 联立 式并代入数据得v2 1 m s 由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块后的速度相 同且处在后方 故冰块不能追上小孩 答案 1 20 kg 2 不能 理由见见解析
