2020届高考物理总复习教科版课件:第6章 碰撞与动量守恒 专题讲座六 动力学、动量和能量观点的综合应用 .pdf
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1、专题讲座六 动力学、动量和能量观点的综合专题讲座六 动力学、动量和能量观点的综合 应用应用 研究动力学问题的三个观点研究动力学问题的三个观点 1.1.力的观点力的观点 2.2.动量的观点动量的观点 (1)(1)动量定理动量定理:I:I合 合=p. =p. (2)(2)动量守恒定律动量守恒定律:m:m1 1v v1 1+m+m2 2v v2 2=m=m1 1v v1 1+m+m2 2v v2 2. 3.3.能量的观点能量的观点 (1)(1)动能定理动能定理:W:W总 总=E =Ek k. . (2)(2)机械能守恒定律机械能守恒定律:E:Ek1 k1+E +Ep1 p1=E =Ek2 k2+E
2、+Ep2 p2. . (3)(3)能量守恒定律能量守恒定律. . 核心探究核心探究 演练提升演练提升 核心探究核心探究 分类探究分类探究各个击破各个击破 考点一 考点一 “子弹打木块子弹打木块”类问题的综合分析类问题的综合分析 子弹以水平速度射向原来静止的木块子弹以水平速度射向原来静止的木块, ,并留在木块中跟木块共同运动并留在木块中跟木块共同运动. .下面从下面从 动量、能量和牛顿运动定律等多个角度来分析这一类问题动量、能量和牛顿运动定律等多个角度来分析这一类问题. . 1.1.动量分析动量分析 子弹和木块最后共同运动子弹和木块最后共同运动, ,相当于完全非弹性碰撞相当于完全非弹性碰撞, ,
3、子弹射入木块过程中系统子弹射入木块过程中系统 动量守恒动量守恒mvmv0 0=(M+m)v.=(M+m)v. 2.2.能量分析能量分析 说明说明:(1):(1)若若M Mm,m,则则x x2 2d,d,即在子弹射入木块过程中即在子弹射入木块过程中, ,木块的位移很小木块的位移很小, ,可以忽可以忽 略不计略不计, ,这就为分阶段处理问题提供了依据这就为分阶段处理问题提供了依据. . (2)(2)当子弹速度很大时当子弹速度很大时, ,可能射穿木块可能射穿木块, ,这时末状态子弹和木块的速度大小不再这时末状态子弹和木块的速度大小不再 相等相等, ,但穿透过程中系统动量仍然守恒但穿透过程中系统动量仍
4、然守恒, ,系统动能损失仍然是系统动能损失仍然是EEk k=F=Ff fd(d(这里的这里的d d 为木块的厚度为木块的厚度).). 核心点拨核心点拨 摩擦力与相对位移的乘积等于系统机械能的减少摩擦力与相对位移的乘积等于系统机械能的减少. . 答案答案: :(1)(1)见解析见解析 (2)(2)求子弹穿透木块的过程中求子弹穿透木块的过程中, ,木块滑行的距离木块滑行的距离s; s; (3)(3)若改将木块固定在水平传送带上若改将木块固定在水平传送带上, ,使木块始终以某一恒定速度使木块始终以某一恒定速度( (小于小于v v0 0) )水水 平向右运动平向右运动, ,子弹仍以初速度子弹仍以初速度
5、v v0 0水平向右射入木块水平向右射入木块. .如果子弹恰能穿透木块如果子弹恰能穿透木块, ,求求 此过程所经历的时间此过程所经历的时间. . 考点二 考点二 “弹簧类弹簧类”问题的综合分析问题的综合分析 1.1.示意图示意图 2.2.问题特点问题特点 对两个对两个( (或两个以上或两个以上) )物体与弹簧组成的系统在相互作用的过程中物体与弹簧组成的系统在相互作用的过程中, , (1)(1)在能量方面在能量方面, ,由于弹簧的形变会具有弹性势能由于弹簧的形变会具有弹性势能, ,系统的总动能将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若系统所受的外力和除
6、弹簧弹力以外的内力不做功, ,系统机械能守恒系统机械能守恒. . (2)(2)在动量方向在动量方向, ,系统动量守恒系统动量守恒. . (3)(3)弹簧处于最长弹簧处于最长( (最短最短) )状态时两物体速度相等状态时两物体速度相等, ,弹性势能最大弹性势能最大. . 【典例典例2 2】(2018(2018山东烟台模拟山东烟台模拟) )如图所示如图所示, ,光滑水平直轨道上有三个质量均为光滑水平直轨道上有三个质量均为m m 的物块的物块A,B,C.BA,B,C.B的左侧固定一轻弹簧的左侧固定一轻弹簧( (弹簧左侧的挡板质量不计弹簧左侧的挡板质量不计).).设设A A以速度以速度v v0 0 朝
7、朝B B运动运动, ,压缩弹簧压缩弹簧; ;当当A,BA,B速度相等时速度相等时,B,B与与C C恰好相碰并粘连在一起恰好相碰并粘连在一起, ,然后继续运然后继续运 动动. .假设假设B B和和C C碰撞过程时间极短碰撞过程时间极短. .求从求从A A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中. . (1)(1)整个系统损失的机械能整个系统损失的机械能; ; 核心点拨核心点拨 (1)B(1)B与与C C相碰过程中有机械能的损失相碰过程中有机械能的损失. . (2)(2)弹簧被压缩到最短时的弹性势能弹簧被压缩到最短时的弹性势能. . 核心点拨核心点拨(2)(2)当三个物
8、块的速度相同时当三个物块的速度相同时, ,弹簧最短弹簧最短. . 反思总结反思总结 涉及弹簧的多个物体系统的碰撞问题的三点提醒涉及弹簧的多个物体系统的碰撞问题的三点提醒 (1)(1)多个物体组成的系统应用动量守恒时多个物体组成的系统应用动量守恒时, ,既可以根据作用的先后顺序选取系统既可以根据作用的先后顺序选取系统, , 也可以选所有物体为系统也可以选所有物体为系统, ,这要由题目需要而定这要由题目需要而定. . (2)(2)注意题目中出现两物体相距最远、最近等状态时注意题目中出现两物体相距最远、最近等状态时, ,往往对应两物体速度相等往往对应两物体速度相等. . (3)(3)当问题有多过程、
9、多阶段时当问题有多过程、多阶段时, ,必须分清作用次数、参与物体、作用结果、能必须分清作用次数、参与物体、作用结果、能 量去向量去向, ,明确对应过程所遵从的规律明确对应过程所遵从的规律. . 【针对训练针对训练】 (2018 (2018河北唐山模拟河北唐山模拟) )如图所示如图所示, ,一轻质弹簧的一端固定在滑一轻质弹簧的一端固定在滑 块块B B上上, ,另一端与滑块另一端与滑块C C接触但不连接接触但不连接, ,该整体静止在光滑水平地面上该整体静止在光滑水平地面上, ,并且并且C C被被 锁定在地面上锁定在地面上. .现有一滑块现有一滑块A A从光滑曲面上离地面从光滑曲面上离地面h h高处
10、由静止开始下滑高处由静止开始下滑, ,与滑与滑 块块B B发生碰撞并粘连在一起压缩弹簧发生碰撞并粘连在一起压缩弹簧, ,当速度减为碰后速度一半时滑块当速度减为碰后速度一半时滑块C C解除锁解除锁 定定. .已知已知m mA A=m,m=m,mB B=2m,m=2m,mC C=3m.=3m.求求: : (1)(1)滑块滑块A A与滑块与滑块B B碰撞结束瞬间的速度碰撞结束瞬间的速度; ; (2)(2)被压缩弹簧的最大弹性势能被压缩弹簧的最大弹性势能. . 考点三 考点三 “滑块滑块滑板滑板”类问题的综合分析类问题的综合分析 “滑块滑块滑板滑板”模型作为力学的基本模型经常出现模型作为力学的基本模型
11、经常出现, ,是对直线运动和牛顿运动是对直线运动和牛顿运动 定律及动量守恒定律有关知识的巩固和应用定律及动量守恒定律有关知识的巩固和应用. .这类问题可分为两类这类问题可分为两类: : (1)(1)没有外力参与没有外力参与, ,滑板放在光滑水平面上滑板放在光滑水平面上, ,滑块以一定速度在滑板上运动滑块以一定速度在滑板上运动, ,滑滑 块与滑板组成的系统动量守恒块与滑板组成的系统动量守恒, ,注意滑块若不滑离滑板注意滑块若不滑离滑板, ,最后二者具有共同速最后二者具有共同速 度度. .摩擦力与相对路程的乘积等于系统动能的损失摩擦力与相对路程的乘积等于系统动能的损失, ,即即fsfs相对 相对=
12、E =Ek k; ; (2)(2)系统受到外力系统受到外力, ,这时对滑块和滑板一般隔离分析这时对滑块和滑板一般隔离分析, ,画出它们运动的示意图画出它们运动的示意图, , 应用牛顿运动定律、运动学公式及动量守恒定律求解应用牛顿运动定律、运动学公式及动量守恒定律求解. . 【典例典例3 3】(2018(2018河北衡水模拟河北衡水模拟) )如图所示如图所示, ,在光滑的水平面上放置一个质量为在光滑的水平面上放置一个质量为 2m2m的木板的木板B,BB,B的左端放置一个质量为的左端放置一个质量为m m的物块的物块A,A,已知已知A,BA,B之间的动摩擦因数为之间的动摩擦因数为, 现有质量为现有质
13、量为m m的小球以水平速度的小球以水平速度v v0 0飞来与物块飞来与物块A A碰撞后立即粘住碰撞后立即粘住, ,在整个运动过在整个运动过 程中物块程中物块A A始终未滑离木板始终未滑离木板B,B,且物块且物块A A可视为质点可视为质点, ,求求: : (1)(1)物块物块A A相对木板相对木板B B静止后的速度大小静止后的速度大小; ; 解析解析: :(1)(1)设小球和物块设小球和物块A A碰撞后二者的速度为碰撞后二者的速度为v v1 1, ,三者相对静止后速度为三者相对静止后速度为v v2 2, , 规定向右为正方向规定向右为正方向, , 根据动量守恒得根据动量守恒得mvmv0 0=(m
14、+m)v=(m+m)v1 1, , (m+m)m(m+m)m1 1=(m+m+2m)v=(m+m+2m)v2 2, , 联立解得联立解得v v2 2=0.25v=0.25v0 0. . 答案答案: :(1)0.25v(1)0.25v0 0 (2)(2)木板木板B B至少多长至少多长. . 多维训练多维训练 1.1. 有外力作用下的滑块有外力作用下的滑块滑板问题滑板问题 (2018(2018辽宁抚顺模拟辽宁抚顺模拟) )如图所示如图所示, ,水平地水平地 面上静止放置一辆小车面上静止放置一辆小车A,A,质量质量m mA A=4 kg,=4 kg,上表面光滑上表面光滑, ,小车与地面间的摩擦力极小
15、车与地面间的摩擦力极 小小, ,可以忽略不计可以忽略不计. .可视为质点的物块可视为质点的物块B B置于置于A A的最右端的最右端,B,B的质量的质量m mB B=2 kg.=2 kg.现对现对A A 施加一个水平向右的恒力施加一个水平向右的恒力F=10 N,AF=10 N,A运动一段时间后运动一段时间后, ,小车左端固定的挡板与小车左端固定的挡板与B B 发生碰撞发生碰撞, ,碰撞时间极短碰撞时间极短, ,碰后碰后A,BA,B粘合在一起粘合在一起, ,共同在共同在F F的作用下继续运动的作用下继续运动, ,碰碰 撞后经时间撞后经时间t=0.6 s,t=0.6 s,二者的速度达到二者的速度达到
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