专题《动量守恒定律和能量守恒》.ppt

例10、如图所示，光滑水平面上有一质量M=4.0kg的平板车，车的上表面右侧是一段长L=1.0m的水平轨道，水平轨道左侧是一半径R=0.25m的1/4光滑圆弧轨道，圆弧轨道与水平轨道在O′点相切。车右端固定一个尺寸可以忽略，处于锁定状态的压缩轻弹簧，一质量m=1.0kg的小物体（可视为质点）紧靠弹簧，小物体与水平轨道间的动摩擦因数。整个装置处于静止状态。现将轻弹簧解除锁定，小物体被弹出，恰能到达圆弧轨道的最高点A。不考虑小物体与轻弹簧碰撞时的能量损失，不计空气阻力。g取10m/s2，求： （1）解除锁定前轻弹簧的弹性势能； （2）小物体第二次经过O′点时的速度大小； （3）最终小物体与车相对静止时距O′点的距离。 例11、如图所示，轻质弹簧将质量为m的小物块连接在质量为M(M=3m)的光滑框架内。小物块位于框架中心位置时弹簧处于自由长度．现设框架与小物块以共同速度沿光滑水平面向左匀速滑动. （1）若框架与墙壁发生碰撞后速度为零，但与墙壁不粘连，求框架脱离墙壁后的运动过程中，弹簧弹性势能的最大值. （2）若框架与墙壁发生碰撞以一定速度反弹，在以后过程中弹簧的最大弹性势能为，求框架与墙壁碰撞时损失的机械能ΔE1. （3）在（2）情形下试判定框架与墙壁能否发生第二次碰撞?若不能，说明理由．若能，试求出第二次碰撞时损失的机械能ΔE2.（设框架与墙壁每次碰撞前后速度大小之比不变） * 动量守恒定律 ★ 动量守恒定律 1、内容： 一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。 2、表达式：p=p′ m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′ △p1=-△p2 …… 3、适用范围： 普遍适用 4、守恒条件： ⑴系统不受外力或所受外力的矢量和为零。 ⑵系统所受外力远小于内力，外力可忽略不计。 ⑶系统某一方向满足条件⑴或⑵，则该方向动量守恒。 例1、木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力使弹簧压缩，如图所示，当撤去外力后，下列说法中正确的是（ ） A、a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统动量守恒； B、 a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统动量不守恒； C、 a离开墙壁后，a和b组成的系统动量守恒； D、 a离开墙壁后，a和b组成的系统动量不守恒。 a b F 例2、把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出一颗子弹时，关于枪、弹、车，下列说法正确的是： A.枪和弹组成的系统，动量守恒； B.枪和车组成的系统，动量守恒； C.三者组成的系统，动量不守恒； D.三者组成的系统，动量守恒。 小结：判断动量是否守恒是应用动量守恒定律解题的关键步骤，应在确定研究对象及过程后结合条件作出判断。 例3、质量为M的小车中挂有一个单摆，摆球的质量为M0，小车和单摆以恒定的速度V0沿水平地面运动，与位于正对面的质量为M1的静止木块发生碰撞，碰撞时间极短，在此过程中，下列哪些说法是可能发生的（ ） A．小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别为V1、V2和V3，且满足：（M+M0）V0=MV1+M1V2+M0V3； B．摆球的速度不变，小车和木块的速度为V1、V2，且满足：MV0=MV1+M1V2； C．摆球的速度不变，小车和木块的速度都为V，且满足：MV0=（M+M1）V； D．小车和摆球的速度都变为V1，木块的速度变为V2，且满足： （M+M0）V0=（M+M0）V1+M1V2 M0 M M1 V0 ★ 动量守恒定律的应用 1、应用步骤： ⑴确定研究对象及研究过程 ⑵应用条件判断动量是否守恒 ⑶明确研究过程系统的初末动量 ⑷规定正方向，列式求解 ●当人以与水平方向成 θ角的速度u斜向后跳出，则车速多大？ ●当人以相对车的速度u向后水平跳出后 ，则车速多大？ 小结：1、公式中所有速度应相对同一参考系（一般以地面为 参考系） 2、相对速度换算公式：V人地=V人车+V车地（这也是矢量式） 例4、质量为M的小车，以速度v0在光滑水平 地面前进，上面站着一个质量为m的人，问： ●当人以相对于地面的速度u向后水平跳出后，则车速为多大？ v0 ●当人以相对于车竖直向上跳时，则车速为多大？ 例4、质量为M的小车，以速度v0在光滑水平 地面前进，上面站着一个质量为m的人，问： ●当人以相对于地面的速度u向后水平跳出后， 则车速为多大？ v0 解：以小车和人组成的系统为研究对象 以小车前进的方向为正方向 人跳出前系统动量为（M+m） v0 人跳出后人的动量为(-mu)，小车的动量为Mv? 根据动量守恒可得 （M+m） v0= Mv? + (-mu) V?= （M+m） v0+mu M 研究对象 正方向 初、末动量 系统性：动量