高中物理动量和能量的综合应用.ppt

【例3】(湖北省新洲二中2011届高三理科综合)如图2-3-5所示为某种弹射装置的示意图，光滑的水平导轨MN右端N处与水平传送带理想连接，传送带长度L=4.0m，皮带轮沿顺时针方向转动，带动皮带以恒定速率v=3.0m/s匀速传动．三个质量均为m=1.0kg的滑块A、B、C置于水平导轨上，开始时滑块B、C之间用细绳相连，其间有一压缩的轻弹簧，处于静止状态．图2-3-5第31页，共56页，星期日，2025年，2月5日滑块A以初速度v0=2.0m/s沿B、C连线方向向B运动，A与B碰撞后粘合在一起，碰撞时间极短，可认为A与B碰撞过程中滑块C的速度仍为零．因碰撞使连接B、C的细绳受扰动而突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离．滑块C脱离弹簧后以速度vC=2.0m/s滑上传送带，并从右端滑出落至地面上的P点．已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数μ=0.2，重力加速度g取10m/s2.第32页，共56页，星期日，2025年，2月5日(1)求滑块C从传送带右端滑出时的速度大小；(2)求滑块B、C用细绳相连时弹簧的弹性势能Ep；(3)若每次实验开始时弹簧的压缩情况相同，要使滑块C总能落至P点，则滑块A与滑块B碰撞前速度的最大值vm是多少？第33页，共56页，星期日，2025年，2月5日【解析】(1)滑块C滑上传送带后做匀加速运动，设滑块C从滑上传送带到速度达到传送带的速度v所用的时间为t，加速度大小为a，在时间t内滑块C的位移为x.第34页，共56页，星期日，2025年，2月5日即滑块C在传送带上先加速，达到传送带的速度v后随传送带匀速运动，并从右端滑出，则滑块C从传送带右端滑出时的速度为v=3.0m/s(2)设A、B碰撞后的速度为v1，A、B与C分离时的速度为v2，由动量守恒定律mv0=2mv1④2mv1=2mv2+mvC⑤由动量守恒定律第35页，共56页，星期日，2025年，2月5日(3)在题设条件下，若滑块A在碰撞前速度有最大值，则碰撞后滑块C的速度有最大值，它减速运动到传送带右端时，速度应当恰好等于传送带的速度v.设A与B碰撞后的速度为v1′，分离后A与B的速度为v2′，滑块C的速度为vC′，由动量守恒定律mvm=2mv1′⑦2mv1′=mvC′+2mv2′⑧第36页，共56页，星期日，2025年，2月5日由能量守恒定律第37页，共56页，星期日，2025年，2月5日【变式题】(2011·全国新课标)如图2-3-6，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BC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v0沿B、C的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起，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．图2-3-6第38页，共56页，星期日，2025年，2月5日【解析】设碰后A、B和C的共同速度的大小为v，由动量守恒得3mv=mv0①设C离开弹簧时，A、B的速度大小为v1，由动量守恒得3mv=2mv1+mv0②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，有第39页，共56页，星期日，2025年，2月5日类型四：电场、磁场中的动量、能量守恒电场力、磁场力(安培力)做功有其独特的方面，如电场力做功与路径无关，而安培力的方向总与其产生的电流和磁场垂直；物体置于电场或磁场中时，重点是准确分析其受力情况，判断受力大小和方向，从而准确地判断电磁力作用而引起物体动量和能量变化的状况．第40页，共56页，星期日，2025年，2月5日关于高中物理