第1章 微专题1 动量与力、能量的综合问题-（课件）2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册【南方凤凰台·5A新学案】人教版（安徽版）

第一章　动量守恒定律 微专题1　动量与力、能量的综合问题 第1页 第一章　动量守恒定律 5A新学案 物理 · 选择性必修第一册 关键能力·分析应用 AB A AC Thank you for watching 第1页 第一章　动量守恒定律 5A新学案 物理 · 选择性必修第一册 核心 目标 1. 体会用动量定理、动量守恒定律分析物理问题的方法，理解碰撞的多样性及特点． 2. 能从运动定律、动量守恒、能量守恒等不同角度思考、解决物理综合问题. 分类悟法 考向1　滑块—木板模型 模型图示 模型特点 (1) 若滑块未从木板上滑下，当两者速度相等时木板的速度最大，两者的相对位移达最大值(完全非弹性碰撞拓展模型) (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 模型特点 (3) 根据能量守恒，系统损失的动能ΔEk＝eq \f(M,m＋M)Ek0，可以看出，滑块的质量越小，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 　如图所示，B是放在光滑的水平面上质量为3m的一块木板，物块A质量为m，与木板间的动摩擦因数为μ.最初木板B静止，物块A以水平初速度v0滑上长木板，木板足够长，重力加速度为g. (1) 木板B的最大速度大小是多少？ 解析：由题意知A向右减速，B向右加速，当A、B速度相等时，B速度最大．以v0的方向为正方向，根据动量守恒定律得mv0＝(m＋3m)v，解得v＝eq \f(v0,4) (2) 木块A从刚开始运动到A、B速度刚好相等的过程中，木块A所发生的位移大小是多少？ 解析：A向右减速的过程，根据动能定理有 －μmgx1＝eq \f(1,2)mv2－eq \f(1,2)mveq \o\al(2,0) 向右的位移为x1＝eq \f(15v\o\al(2,0),32μg) (3) 若物块A恰好没滑离木板B，则木板至少为多长？ 解析：B向右加速过程的位移设为x2， 则μmgx2＝eq \f(1,2)×3mv2，解得x2＝eq \f(3v\o\al(2,0),32μg) 木板的最小长度L＝x1－x2＝eq \f(3v\o\al(2,0),8μg) 考向2　子弹打木块模型 模型图示 模型特点 (1) 木块放在光滑水平面上，子弹水平打进木块，系统所受的合力为零，因此系统动量守恒. (2) 两者发生的相对位移为子弹射入木块的深度s. 两种情景 (1) 子弹嵌入木块中，两者速度相等，机械能损失最多(完全非弹性碰撞)． 动量守恒：mv0＝(m＋M)v，能量守恒：Q＝f·s＝eq \f(1,2)mveq \o\al(2,0)－eq \f(1,2)(M＋m)v2 (2) 子弹穿透木块(设d为木块厚度)． 动量守恒：mv0＝ mv1＋Mv2，能量守恒：Q＝f·d＝eq \f(1,2)mveq \o\al(2,0)－(eq \f(1,2)Mveq \o\al(2,2)＋eq \f(1,2)mveq \o\al(2,1)) 　(多选)子弹水平射入放在光滑水平地面上静止的木块，子弹未穿透木块，此过程木块动能增加了6 J，那么此过程产生的内能可能为( ) A. 16 J B. 12 J C. 6 J D. 4 J 解析：设子弹的质量为m0，初速度为v0，木块质量为m，则子弹打入木块过程中，子弹与木块组成的系统动量守恒，取向右为正方向，即m0v0＝(m＋m0)v，此过程产生的内能等于系统损失的动能E＝eq \f(1,2)m0veq \o\al(2,0)－eq \f(1,2)(m＋m0)v2＝eq \f(1,2) eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(m0,m＋m0)))m0veq \o\al(2,0)，而木块获得的动能为E木＝eq \f(1,2)m·eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(m0,m＋m0)v0))2＝6 J，两式相除得eq \f(E,E木)＝eq \f(m＋m0,m0)>1，所以E＞6 J，A、B正确． 考向3　“弹簧类”连接体模型 模型 图示 模型 特点 (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(完全非弹性碰撞拓展模型) (4) 弹簧恢复原长时，弹性势能为零，系统动能最大(完全弹性碰撞拓展模型，相当于碰撞结束时)