第一章 习题课一 动量与能量的综合问题（课件PPT）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第一册（粤教版2019）

习题课一　动量与能量的综合问题 核心素养导学 物理观念 具有与动量及其守恒定律等相关的比较清晰的相互作用观念和能量观念。 科学思维 (1)掌握子弹打木块模型的分析方法。 (2)掌握弹簧类碰撞模型的分析方法。 (3)掌握“滑块—木板”模型的分析方法。 科学态度与责任 体会动量定理、动量守恒定律在生产、生活中的应用，认识物理与生活和科技的紧密联系，有学习物理、服务社会的志趣。 综合提能(一)　　子弹打木块模型 [融通知能] 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。 /方法技巧/ 子弹打木块模型是通过系统内的滑动摩擦力相互作用的，系统动量守恒。当子弹不穿出木块时，相当于完全非弹性碰撞，机械能损失最多。　　 [针对训练] 1．(2022·茂名高二检测)(多选)质量为M的矩形木块由不同材料 的上、下两层粘合在一起组成，将其放在光滑的水平面上， 质量为m的子弹以速度v水平射向木块，若射击下层，子弹 刚好不射出，若射击上层，则子弹刚好能射进一半厚度，如图所示，上述两种情况相比较 (　 ) A．子弹对木块做功一样多 B．子弹对木块做的功不一样多 C．系统产生的热量一样多 D．系统产生的热量不一定多 答案：AC 综合提能(二)　　弹簧类碰撞模型 [融通知能] 1.对于弹簧类碰撞问题，在作用过程中，系统所受合外力为零，满足动量守恒定律。 2.整个过程涉及到弹性势能、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.弹簧压缩最短时，弹簧连接的两物体速度相等，此时弹簧弹性势能最大。 [典例]　两物块A、B用轻弹簧相连，质量均为2 kg，初始时弹簧处于原长，A、B两物块都以v＝6 m/s的速度在光滑的水平地面上运动，质量4 kg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？ [答案]　(1)3 m/s　(2)12 J 答案：B　 解析：(1)A、C在碰撞过程中，选择向左为正方向，由动量守恒定律可知mCv0＝(mA＋mC)v， 代入数据解得：v0＝6 m/s。 答案：(1)6 m/s　(2)6 J [答案]　(1)30 N　(2)1 m/s　(3)1.5 m /方法技巧/ “滑块—木板”模型是通过板块之间的滑动摩擦力发生相互作用的，当系统所受合外力为零时，系统的动量守恒，但机械能一般不守恒，多用能量守恒定律求解。 解析：木块放上小车后受到向右的滑动摩擦力作用，木块先做匀减速运动，后做反方向匀加速运动，整个过程是匀变速运动，以向右为正，根据动量定理，得：ft＝mv0－(－mv0)，对小车受力分析，拉力F与滑动摩擦力平衡，有：F＝f，在时间t内小车的位移为s＝v0t，故拉力做的功为：WF＝Fs＝fs，联立以上四式可计算得出：WF＝2mv02，D正确。 答案：D 2．如图所示，光滑水平面上有A、B两小车，质量分别为mA＝20 kg，mB＝25 kg。A车以初速度v0＝3 m/s 向右运动，B车静止，且B车右端放着物块C，C的质量为mC＝15 kg。A、B相撞且在极短时间内连接在一起，不再分开。已知C与B上表面间动摩擦因数为μ＝0.2，B车足够长，求C沿B上表面滑行的长度。 ““四翼”检测评价”见““四翼”检测评价（六）” (单击进入电子文档) 26 [典例]　如图所示，一质量为M的木块放在光滑的水平面上，一质量为m的子弹以初速度v0水平打进木块并留在其中，设子弹与木块之间的相互作用力为Ff。则： (1)子弹、木块的共同速度是多少？ (2)过程中的摩擦生热是多少？ (3)子弹在木块内运动的时间为多长？ (4)子弹、木块相互作用过程中子弹、木块发生的位移以及子弹打进木块的深度分别是多少？ [解析]　(1)设子弹、木块的共同速度为v，以子弹初速度的方向为正方向，由动量守恒定律得mv0＝(M＋m)v，解得v＝ v0。 (2)过程中的摩擦生热为 Q热＝mv02－(M＋m)v2＝v02。 (3)设子弹在木块内运动的时间为t，对木块由动量定理得Fft＝Mv－0，解得t＝。 (4)设子弹、木块发生的位移分别为x1、x2，如图所示，由动能定理，对子弹有： －Ffx1＝mv2－mv02 解得x1＝ 对木块有Ffx2＝Mv2 解得x2＝ 子弹打进木块的深度等于相对位移，即x相＝x1－x2＝。 [答案]　(1) v0　(2)v02 (3)　(4)　　 解析：子弹两次都没射出，则子弹与木块最终达到共同速度，设为v共，由动量守恒定律