高考物理总复习第六章碰撞与动量守恒能力课动量和能量观点的综合应用市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖P.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,能力课动量和能量观点综合应用,1/28,热考点,“,滑块弹簧,”,模型,模型特点,对两个,(,或两个以上,),物体与弹簧组成系统在相互作用过程中：,(1),在能量方面，因为弹簧形变会含有弹性势能，系统总动能将发生改变，若系统所受外力和除弹簧弹力以外内力不做功，系统机械能守恒。,(2),在动量方面，系统动量守恒。,(3),弹簧处于最长,(,最短,),状态时两物体速度相等，弹性势能最大，系统满足动量守恒，机械能守恒。,(4),弹簧处于原长时，弹性势能为零。,2/28,【例1】如图,1,所表示，质量分别为1 kg、3 kg滑块,A,、,B,位于光滑水平面上，现使滑块,A,以4 m/s速度向右运动，与左侧连有轻弹簧滑块,B,发生碰撞。求二者在发生碰撞过程中。,(1),弹簧最大弹性势能；,(2),滑块,B,最大速度。,图,1,3/28,解析,(1),当弹簧压缩最短时，弹簧弹性势能最大，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,取得最大速度，,由动量守恒定律和能量守恒定律得,m,A,v,0,m,A,v,A,m,B,v,m,答案(1)6 J(2)2 m/s，向右,4/28,“,滑块,弹簧,”,模型解题思绪,(1),应用系统动量守恒。,(2),应用系统机械能守恒。,(3),应用临界条件：两滑块同速时，弹簧弹性势能最大。,5/28,【变式训练,1,】,(,江西南昌模拟),(,多项选择,),如图,2,甲所表示，在光滑水平面上，轻质弹簧一端固定，物体,A,以速度,v,0,向右运动压缩弹簧，测得弹簧最大压缩量为,x,。现让弹簧一端连接另一质量为,m,物体,B,(,如图乙所表示,),，物体,A,以,2,v,0,速度向右压缩弹簧，测得弹簧最大压缩量仍为,x,，则,(,),图,2,6/28,答案AC,7/28,【变式训练2】两物块,A,、,B,用轻弹簧相连，质量均为2 kg，初始时弹簧处于原长，,A,、,B,两物块都以,v,6 m/s速度在光滑水平地面上运动，质量为4 kg物块,C,静止在前方，如图3所表示。已知,B,与,C,碰撞后二者会粘在一起运动。在以后运动中：,(1),当弹簧弹性势能最大时，物块,A,速度为多大？,(2),系统中弹性势能最大值是多少？,图,3,8/28,解析,(1),当,A,、,B,、,C,三者速度相等时弹簧弹性势能最大，,依据,A,、,B,、,C,三者组成系统动量守恒，取向右为正方向，,有,(,m,A,m,B,),v,(,m,A,m,B,m,C,),v,ABC,代入数据解得,v,ABC,3 m/s,(2),B,、,C,碰撞时,B,、,C,组成系统动量守恒，设碰撞后瞬间,B,、,C,共同速度为,v,BC,，,则有,m,B,v,(,m,B,m,C,),v,BC，,代入数据解得,v,BC,2 m/s,当,A,、,B,、,C,三者速度相等时，弹簧弹性势能最大，设为,E,p,，在,B,、,C,碰撞后，,A,与,B,、,C,组成系统经过弹簧相互作用过程中机械能守恒。,答案(1)3 m/s(2)12 J,9/28,热考点,“,滑块平板,”,模型,模型特点,1.,当滑块和平板速度相等时平板速度最大，二者相对位移也最大。,2.,系统动量守恒，但系统机械能不守恒，摩擦力与二者相对位移乘积等于系统机械能降低，当二者速度相等时，系统机械能损失最大。,图,4,10/28,【例2】如图,5,所表示，质量,m,1,0.3 kg小车静止在光滑水平面上，车长,L,1.5 m，现有质量,m,2,0.2 kg且可视为质点物块，以水平向右速度,v,0,2 m/s从左端滑上小车，最终在车面上某处与小车保持相对静止。物块与车面间动摩擦因数,0.5，取,g,10 m/s,2,，求,(1),物块在车面上滑行时间,t,；,(2),要使物块不从小车右端滑出，物块滑上小车左端速度,v,0,不超出多少。,图,5,11/28,解析,(1),设物块与小车共同速度为,v,，以水平向右方向为正方向，,依据动量守恒定律有,m,2,v,0,(,m,1,m,2,),v,设物块与车面间滑动摩擦力为,F,f,，,对物块应用动量定理有,F,f,t,m,2,v,m,2,v,0,，又,F,f,m,2,g,(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速度，,设其为,v,，则,m,2,v,0,(,m,1,m,2,),v,故要使物体不从小车右端滑出，物块滑上小车左端速度,v,0,不超出,5 m/s,。,答案,(1)0.24 s,(2)5 m/s,12/28,“,滑块,平板,”,模型解题思绪,(1),应用系统动量守恒。,(2),在包括滑块或平板时间时，优先考虑用动量定理。,(3),在包括滑块或平板位移时，优先考虑用动能定理。,(4),在包括滑块相对位移时，优先考虑用系统能量守恒。,(5),滑块恰好不滑动时，滑块与平板到达共同速度。,13/28,【变式训练3】如图,6,所表示，长木板,ab,b,端固定一挡板，木板连同挡板质量为,M,4.0 kg，,a,、,b,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，其质量,m,1.0 kg，小物块与木板间动摩擦因数,0.10，它们都处于静止状态，现令小物块以初速度,v,0,4.0 m/s 沿木板向右滑动，直到和挡板相碰。碰撞后，小物块恰好回到,a,端而不脱离木板，求碰撞过程中损失机械能。(,g,取10 m/s,2,),图,6,14/28,解析,把,a,、,b,两物体看成一个系统，,设物块和木板最终共同速度为,v,，取向右为正方向，,由动量守恒定律有,mv,0,(,M,m,),v,设碰撞过程中损失机械能为,E,，因为物块在木板上滑动使系统损失机械能为2,mgs,(,依据摩擦力与相对位移乘积等于系统损失机械能)，则由能量守恒定律可得,答案2.4 J,15/28,【变式训练4】,模型拓展子弹打木块,如图7所表示，质量为,m,245 g物块(可视为质点)放在质量为,M,0.5 kg长木板左端，足够长木板静止在光滑水平面上，物块与木板间动摩擦因数为,0.4。质量为,m,0,5 g子弹以速度,v,0,300 m/s沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短)，,g,取10 m/s,2,。子弹射入后，求：,(1),子弹进入物块后一起向右滑行最大速度,v,1,；,(2),木板向右滑行最大速度,v,2,；,(3),物块在木板上滑行时间,t,。,图,7,16/28,解析,(1),子弹进入物块后一起向右滑行初速度即为物块最大速度，,由动量守恒定律可得,m,0,v,0,(,m,0,m,),v,1,，,解得,v,1,6 m/s,。,(2),当子弹、物块、木板三者同速时，木板速度最大，,由动量守恒定律可得(,m,0,m,),v,1,(,m,0,m,M,),v,2,，,解得,v,2,2 m/s。,(3),对物块和子弹组成整体应用动量定理得,(,m,0,m,),gt,(,m,0,m,),v,2,(,m,0,m,),v,1,，,解得,t,1 s。,答案,(1)6 m/s,(2)2 m/s,(3)1 s,17/28,弹性正碰模型拓展,题源：人教版选修,3,5P,21,T,2,质量为,m,、速度为,v,A,球跟质量为,3,m,静止,B,球发生正碰。碰撞可能是弹性，也可能是非弹性，所以，碰撞后,B,球速度允许有不一样值。请你论证：碰撞后,B,球速度可能是以下值吗？,(1)0.6,v,(2)0.4,v,(3)0.2,v,。,18/28,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,mv,1,3,mv,2,答案看法析,19/28,假如两个相互作用物体，满足动量守恒条件，且相互作用过程中总机械能不变，广义上也能够看成是弹性碰撞。,20/28,拓展1,如图8所表示，质量为M,滑块静止在光滑水平面上，滑块光滑弧面底部与水平面相切，一质量为,m,小球以速度,v,0,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速度大小。,图,8,21/28,拓展2,如图9所表示，在足够长光滑水平面上有一静止质量为,M,斜面，斜面表面光滑、高度为,h,、倾角为,。一质量为,m,(,m,M,),小物块以一定初速度沿水平面向左运动，不计冲上斜面时机械能损失。假如斜面固定，则小物块恰能冲到斜面顶端。假如斜面不固定，则小物块冲上斜面后能到达最大高度为(),图,9,22/28,斜面不固定时，由水平方向动量守恒得,mv,0,(,M,m,),v,答案D,23/28,图,10,24/281),物块滑到,B,处时木板速度,v,AB,；,(2),滑块,CD,圆弧半径,R,。,(2),物块由,D,点到,C,点，滑块,CD,与物块,P,组成系统动量守恒，机械能守恒，,25/28,拓展4,全国卷,35(2),如图,11,，光滑冰面上静止放置一表面光滑斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上小孩和其面前冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升最大高度为,h,0.3 m(,h,小于斜面体高度)。已知小孩与滑板总质量为,m,1,30 kg，冰块质量为,m,2,10 kg，小孩与滑板一直无相对运动。取重力加速度大小,g,10 m/s,2,。,(1),求斜面体质量；,(2),经过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？,图,11,26/28,解析,(1),要求向左为速度正方向。冰块在斜面体上上升到最大高度时二者到达共同速度，设此共同速度为,v,，斜面体质量为,m,3,。由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得,式中,v,0,3 m/s,为冰块推出时速度。联立,式并代入题给数据得,m,3,20 kg,v,1 m/s,(2),设小孩推出冰块后速度为,v,1,，由动量守恒定律有,m,1,v,1,m,2,v,0,0,代入数据得,v,1,1 m/s,27/28,设冰块与斜面体分离后速度分别为,v,2,和,v,3,，由动量守恒和机械能守恒定律有,m,2,v,0,m,2,v,2,m,3,v,3,联立,式并代入数据得,v,2,1 m/s,因为冰块与斜面体分离后速度与小孩推出冰块后速度相同且处于后方，故冰块不能追上小孩。,答案,(1)20 kg,(2),不能，理由看法析,28/28,