人教版高中物理选择性必修第一册精品课件 第一章 动量守恒定律 习题课 动量和能量的综合应用.ppt

探究二子弹打木块模型典例2如图所示,在水平地面上放置一质量为m0的木块,一质量为m的子弹以水平速度v射入木块(未穿出),若木块与地面间的动摩擦因数为μ,求:(1)子弹射入后,木块在地面上前进的距离;(2)射入的过程中,系统损失的机械能。审题突破读取题干获取信息子弹……射入木块(未穿出)子弹与木块速度相同木块与地面间动摩擦因数为μ木块、子弹一起滑行过程动量、机械能均不守恒解析因子弹未射出,故碰撞后子弹与木块的速度相同,而系统损失的机械能为初、末状态系统的动能之差。(1)设子弹射入木块时,二者的共同速度为v,取子弹的初速度方向为正方向,则有mv=(m0+m)v二者一起沿地面滑动,前进的距离为x,由动能定理得规律方法1.子弹打木块的过程很短暂,认为该过程内力远大于外力,则系统动量守恒。2.在子弹打木块过程中摩擦生热,系统机械能不守恒,机械能向内能转化。3.若子弹不穿出木块,二者最后有共同速度,机械能损失最多。针对训练2如图所示,一根质量不计、长为2m的绳子,一端固定在天花板上,另一端系一质量为0.99kg的小球,整个装置处于静止状态。一质量为10g、速度为500m/s的子弹水平击中小球后嵌入其中。g取10m/s2,求:(1)子弹嵌入小球后瞬间的速度v的大小;(2)子弹射入小球的过程中系统损失的机械能E损;(3)子弹与小球上升的最大高度h。答案(1)5m/s(2)1237.5J(3)1.25m解析(1)子弹射入小球的过程中,以子弹的初速度方向为正方向,子弹与小球组成的系统水平方向动量守恒,有m1v0=(m1+m2)v,解得v=5m/s。(2)系统损失的机械能等于系统总动能的减少量,有探究三弹簧类模型典例3两物块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。B与C碰撞后二者会粘在一起运动。则在以后的运动中:(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?审题突破读取题干获取信息光滑的水平地面水平面上无摩擦力B与C碰撞后二者会粘在一起碰撞过程动量守恒弹簧的弹性势能最大时A、B、C三者速度相等答案(1)3m/s(2)12J解析(1)当A、B、C三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大,由A、B、C三者组成的系统动量守恒,(mA+mB)v=(mA+mB+mC)vABC,解得规律方法1.对于弹簧类问题,在作用过程中,系统外力的矢量和为零,满足动量守恒。2.整个过程涉及弹性势能、动能、内能、重力势能的转化,应用能量守恒定律解决此类问题。3.一般弹簧压缩最短或拉伸最长时,弹簧连接的两物体速度相等,此时弹簧弹性势能最大。针对训练3如图所示,A、B、C三个木块的质量均为m,置于光滑的水平面上,B、C之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块接触而不固连。将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连,使弹簧不能伸展,以至于B、C可视为一个整体。现A以初速度v0沿B、C的连线方向朝B运动,与B相碰并合在一起。以后细线突然断开,弹簧伸展,从而使C与A、B分离。已知C离开弹簧后的速度恰为v0,求弹簧释放的势能。解析设碰后A、B和C的共同速度的大小为v,由动量守恒定律得3mv=mv0设C离开弹簧时,A、B的速度大小为v1,由动量守恒得3mv=2mv1+mv0设弹簧的弹性势能为Ep,从细线断开到C与弹簧分开的过程中机械能守恒,有探究四光滑圆弧轨道—滑块(小球)模型典例4在光滑水平地面上放有一质量m0=1kg的带光滑圆弧形槽的小车,质量为m=2kg的小球以速度v0=3m/s沿水平槽口滑上圆弧形槽,槽口距地面的高度h=0.8m,重力加速度g取10m/s2。求:(1)小球从槽口运动到滑到最高点(未离开圆弧形槽)的过程中,小球对小车做的功W;(2)小球落地瞬间,小车与小球间的水平间距L。审题突破读取题干获取信息光滑水平地面地面上无摩擦力滑到最高点小球与小车达到共同速度小球与车分离后小球平抛,小车匀速运动答案(1)2J(2)1.2m解析(1)车与球组成的系统水平方向动量守恒,以向左为正方向,由动量守恒定律得mv0=(m0+m)v对小车,由动能定理可得W=m0v2解得W=2J。(2)整个过程中系统水平方向动量守恒,以向左为正方向,由动量守恒定律得mv0=mv球+m0v车小车向左做匀速直线运动,小车的水平位移为x=v车t小球落地时二者之间的距离为L=x-x代入数据联立得L=1.2