人教版高考物理一轮总复习精品课件 第6章 动量守恒定律 专题7 动量守恒中的力学综合问题.ppt

(1)求物块B的质量。(2)在图乙所描述的整个运动过程中,求物块A克服摩擦力所做的功。(3)已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等。在物块B停止运动后,改变物块与轨道间的动摩擦因数,然后将A从P点释放,一段时间后A刚好能与B再次碰上。求改变前后动摩擦因数的比值。(2)在题图乙所描述的运动中,设物块A与轨道间的滑动摩擦力大小为Ff,下滑过程中所走过的路程为s1,返回过程中所走过的路程为s2,P点的高度为h,整个过程中克服摩擦力所做的功为W。由动能定理有物块A在整个过程中克服摩擦力所做的功为W=Ffs1+Ffs2⑨联立④⑤⑥⑦⑧⑨式可得第三环节核心素养提升涉及动量问题模型分析涉及动量问题的物理模型有很多,如“滑块—平板”模型、“滑块—弹簧”模型、“滑块—斜面”模型等。考向1“滑块—平板”模型【例1】如图所示,在光滑水平面上有B、C两个木板,B的上表面光滑,C的上表面粗糙,B上有一个可视为质点的物块A,A、B、C的质量分别为3m、2m、m。A、B以相同的初速度v向右运动,C以速度v向左运动。B、C的上表面等高,二者发生完全非弹性碰撞但并不粘连,碰撞时间很短。A滑上C后恰好能到达C的中间位置,C的长度为l,不计空气阻力。求:?(1)木板C的最终速度大小;(2)木板C与物块A之间的摩擦力大小;(3)物块A滑上木板C之后,在木板C上做减速运动的时间。归纳总结“滑块—平板”模型分析1.模型展示2.特点分析(1)若子弹未射穿木块或滑块未从木板上滑下,当两者速度相等时木块或木板的速度最大,两者的相对位移取极值。(2)系统的动量守恒,但机械能不守恒,摩擦力与两者相对位移的乘积等于系统减少的机械能。(3)根据能量守恒,系统损失的动能,可以看出,子弹(或滑块)的质量越小,木块(或木板)的质量越大,动能损失越多。(4)该类问题既可以从动量、能量角度求解,相当于非弹性碰撞拓展模型,也可以从力和运动的角度借助图示求解。考向2“滑块—弹簧”模型【例2】两物块A、B用轻弹簧相连,质量均为2kg,初始时弹簧处于原长,A、B两物块都以v=6m/s的速度在光滑的水平地面上运动,质量为4kg的物块C静止在前方,如图所示。已知B与C碰撞后会黏在一起运动。(1)当弹簧的弹性势能最大时,物块A的速度为多大?(2)系统中弹性势能的最大值是多少?解析:(1)弹簧压缩至最短时,弹性势能最大,此时A、B、C共速,由动量守恒定律得(mA+mB)v=(mA+mB+mC)vA解得vA=3m/s。(2)B、C碰撞过程系统动量守恒mBv=(mB+mC)vC故vC=2m/s碰后弹簧压缩到最短时弹性势能最大,故答案:(1)3m/s(2)12J归纳总结“滑块—弹簧”模型分析1.模型展示2.特点分析(1)两个或两个以上的物体与弹簧相互作用的过程中,若系统所受外力的矢量和为零,则系统动量守恒。(2)在能量方面,由于弹簧形变会使弹性势能发生变化,系统的总动能将发生变化;若系统所受的外力和除弹簧弹力以外的内力不做功,系统机械能守恒。(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,系统动能通常最小。(4)弹簧恢复原长时,弹性势能为零,系统动能最大。考向3“滑块—斜面”模型【例3】如图所示,半径均为R、质量均为m0、内表面光滑的两个完全相同的圆槽A和B并排放在光滑的水平面上,图中a、c分别为A、B槽的最高点,b、b分别为A、B槽的最低点,A槽的左端紧靠着竖直墙壁,一个质量为m的小球C从圆槽A顶端的a点无初速度释放。重力加速度为g,求:(1)小球C从a点运动到b点时的速度大小及A槽对地面的压力大小;(2)小球C在B槽内运动所能达到的最大高度;(3)B的最大速度的大小。解析:(1)小球C从a点运动到b点的过程,机械能守恒,解得FN=3mg由牛顿第三定律可知,小球C对A的压力FN=FN=3mg,A静止,处于平衡状态,由平衡条件可知,地面对A的支持力F=FN+m0g=3mg+m0g,由牛顿第三定律可知,A对地面的压力F=F=3mg+m0g。(2)B、C组成的系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,小球C在B槽内运动至所能达到的最大高度h处时,两者共速,由动量守恒定律可知mv0=(m0+m)v(3)当小球回到B槽的底端b点时,B的速度最大,根据动量守恒定律,有mv0=mv1+m0v2归纳总结“滑块—斜面”模型分析1.模型展示本课结束动量守恒中的力学综合问题专题7内容索引第一环节必备知识落实第二环节关键能力形成第三环节核心素养提升第一环节