《动量守恒典型运用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《动量守恒典型运用课件（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、动量守恒定律的应用专题,一、子弹打木块模型 二、人船模型 三、弹簧模型,一、子弹打木块模型,子弹打木块问题是高考中非常普遍的一类题型，此类问题的实质在于考核大家如何运用动量和能量观点去研究动力学问题。,质量为M的木块静止在光滑水平面上， 有一质量为m的子弹以水平速度v0 射入并留在其中，若子弹受到的阻力恒为f，问：子弹在木块中前进的距离L为多大？,题目研究,光滑,留在其中,v0,V,S2,S1,L,分别选m 、 M为研究对象，由动能定理得:,以m和 M组成的系统为研究对象，选向右为正方向，由动量守恒定律得：,mv0 =（M + m）V. ,对子弹 -f S1= mV 2 - mv02. ,f
2、S2 = M V 2 ,对木块,=Q,能量守恒定律,用到的知识,2、动能定理的内容：,1、动量守恒定律表达式：mv0=(m+M)v,3、功是能转化的量度,(摸清能量转化或转移的去向特别重要!),变型和拓展:,本题所设置情景看似与题1不同,但本质上就是子弹打木块模型,解题方法与题1完全相同. 不难得出:,答案： Mv02/2(M + m)g,h,h,答案： Mv02/2g(M + m),解：以M和m组成的系统为研究对象，选向右为正方向，由动量守恒定律得：,mv0 =(M + m) V. ,把M、m作为一个系统，由能量（机械能）守恒定律得：,mv02 - (M + m) V2 = mgh ,找到了
3、能量转化或转移的去向也就找到了解题的方法!,二、人船模型,特点： 两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒，由两物体速度关系确定位移关系。在相互作用的过程中，任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比。,【例1】如图所示，长为l、质量为M的小船停在静水中，一个质量为m的人站在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的过程中，船和人对地面的位移各是多少？,解析:,当人从船头走到船尾的过程中, 人和船组成的系统在水平方向上不受 力的作用,故系统水平方向动量守 恒,设某时刻人对地的速度为v2,船对地的速度为v1,则,mv2Mv1=0,即v2/v1=M/m.,在人从船头走到
4、船尾的过程中每一时刻系统的动量均守恒,故mv2tMv1t=0,即ms2Ms1=0,而s1+s2=L,所以,解：取人和气球为对象，取竖直向上为正方向，系统开始静止且同时开始运动，人下到地面时，人相对地的位移为h，设气球对地位移x，则根据动量守恒有：,例2 载人气球原来静止在空中，与地面距离为h ，已知人的质量为m ，气球质量（不含人的质量）为M。若人要沿轻绳梯返回地面，则绳梯的长度至少为多长？,人船模型的变形,解：劈和小球组成的系统水平方向不受外力，故水平方向动量守恒，由动量守恒：Ms2 - ms1=0 s2+s1=b s2=mb/(M+m)即为M发生的位移。,例 3：一个质量为M,底面边长为
5、b 的劈静止在光滑的水平面上，见左图，有一质量为 m 的物块由斜面顶部无初速滑到底部时，劈移动的距离是多少？,解:滑块与圆环组成相互作用的系统，水平方向动量守恒。虽均做非匀速运动，但可以用平均动量的方法列出动量守恒表达式。,设题述过程所用时间为 t，圆环 的位移为s，则小滑块在水平方向上对地的位移为（R-s），如图所示.,即 Ms=m(Rs),如图所示，质量为M，半径为R的光滑圆环静止在光滑水平面上，有一质量为 m 的小滑块从与环心O等高处开始无初速下滑到达最低点时，圆环发生的位移为多少？,取圆环的运动方向为正，由动量守恒定律得,拓展训练,在光滑水平面，同一直线上有两个小球:,两球用轻弹簧相连
6、 系统会怎样运动？,三、弹簧模型,模型：质量分别为m1、 m2 的A 、B两球，置于光滑水平面上。 用轻弹簧相连处于静止状态，小球A以初速度v0向B运动.,一、模型解读与规律探究,第一阶段：弹簧压缩过程,由动量守恒：,由机械能守恒，减小的动能转化为弹簧的弹性势能:,小结：两小球共速时，弹簧最短、弹性势能最大，系统总动能最小 。,V1=V2,V1,V2,第二阶段：弹簧由压缩状态恢复原长,V1V2,小结：弹簧由压缩状态恢复到原长时，小球A有极小速度，小球B有极大速度,V1=V2,由动量守恒：,由机械能守恒：,解上面两个方程：,第三阶段：弹簧伸长过程,结论：（1）两小球共速时，弹簧伸长量最大、弹性势
7、能最大，系统总动能最小。,V2V1,A球速度小于B球，弹簧被拉长,状态分析,受力分析,A球向右，B球向左.,过程分析,A球加速， B球减速,条件分析,临界状态：速度相同时，弹簧伸长量最大,条件分析,V2,V1,第四阶段：弹簧从伸长状态恢复原长,结论：弹簧恢复原长时，两球速度分别达到极值。,V1V2,两球共速，弹簧伸长.,状态分析,受力分析,A球向右，B球向左.,过程分析,A球加速， B球减速.,条件分析,弹簧恢复原长时：A球有极大速度，B球有极小速度。,V1=V2,三个典型状态,弹簧拉伸最长,弹簧原长,弹簧压缩最短,两个临界条件,两球共速时,两球速度有极值,四个重要分析： 状态分析，受力分析，
8、过程分析，条件分析。,例1：（07天津）如图所示，物体A 静止在光滑的水平面上，A 的左边固定有轻质弹簧，与A质量相等的物体B 以速度v 向A 运动并与弹簧发生碰撞，A、B 始终沿同一直线运动，则A、B 组成的系统动能损失最大的时刻是 （ ） AA开始运动时 BA的速度等于v时 CB的速度等于零时 DA和B的速度相等时,题型1 :含弹簧系统的动量、能量问题,二、题型探究与方法归纳,D,B,【方法归纳】找准临界点，由临界点的特点和规律解题，两个重要的临界点： （1）弹簧处于最长或最短状态：两物块共速，具有最大弹性势能，系统总动能最小。 （2）弹簧恢复原长时：两球速度有极值，,题型1 含弹簧系统的
9、动量、能量问题,题型2 含弹簧系统的碰撞问题,例2，如图所示,在光滑水平面上静止着两个木块A和B,A、B 间用轻弹簧相连,已知mA=3.92 kg,mB=1.00 kg.一质量为m=0.08 kg的子弹以水平速度v0=100 m/s射入木块A中未穿出,子弹与木块A相互作用时间极短.求: （1）子弹射入木块A后两者刚好相对静止时的共同 速度多大？ （2）弹簧的压缩量最大时三者的速度多大？ （3）弹簧压缩后的最大弹性势能是多少?,解析：（1）对子弹、A，子弹穿入A过程，设共同速度为 v1， 由动量守恒：,（2）对子弹、A与B相互作用，达到共同速度 过程,由动量守恒：,（3）对问题（2）的系统与过程
10、，由机械能守恒 ：,由式（1）、（2）、（3）可得：,思考：,m/s,m/s,1、两个小球A和B用轻质弹簧相连，在光滑的水平直轨道上处于静止状态。在它们左边有一垂直于轨道的固定挡板P，右边有一小球C沿轨道以速度v0 射向 B球，如图所示。C与B发生碰撞并立即结成一个整体D。在它们继续向左运动的过程中，当弹簧长度变到最短时，长度突然被锁定，不再改变。然后，A球与挡板P发生碰撞，碰后A、D都静止不动，A与P接触而不粘连。过一段时间，突然解除锁定（锁定及解除定均无机械能损失）。已知A、B、C三球的质量均为m。（1）求弹簧长度刚被锁定后A球的速度。（2）求在A球离开挡板P之后的运动过程中，弹簧的最大弹
11、性势能。,精讲精练,（1）设C球与B球粘结成D时，D的速度为v1，由动量守恒，有,mv0 =(m+m)v1 ,当弹簧压至最短时，D与A的速度相等，设此速度为v2 ，由动量守恒，有,2mv1 =3m v2 ,由、两式得A的速度v2=v0/3 ,（2）设弹簧长度被锁定后，贮存在弹簧中的势能为EP ，由能量守恒，有,撞击P后，A与D 的动能都为零，解除锁定后，当弹簧刚恢复到自然长度时，势能全部转变成D 的动能，设D的速度为v3 ，则有,当弹簧伸长，A球离开挡板P，并获得速度。当A、D的速度相等时，弹簧伸至最长。设此时的速度为v4 ，由动量守恒，有,2mv3=3mv4 ,当弹簧伸到最长时，其势能最大，设此势能为 ，由能量守恒，有,解以上各式得,【方法归纳】对含弹簧的碰撞问题，关键在于弄清过程，以及每个过程所遵循的规律，根据规律列方程求解。,题型2 含弹簧系统的碰撞问题,总之：弹簧问题并不难，四个分析是关键， 抓住模型临界点，解题过程要规范。,二、题型探究与方法归纳,题型1 含弹簧系统的动量、能量问题,题型2 含弹簧系统的碰撞问题,
