第1章素养提升培优-2023-2024学年高二物理素养提升学案（人教版2019选择性必修第一册）

高中物理选择性必修一素养提升学案 第一章 动量守恒定律 素养提升培优 动量和能量综合问题 【培优目标】 1.会利用动量守恒定律和能量守恒定律分析常见典型问题。 2.培养应用动量观点和能量观点分析综合问题的能力。 【考点探究】 考点1　“滑块—木板”模型 1．把滑块、木板看成一个整体，摩擦力为内力，在光滑水平面上滑块和木板组成的系统动量守恒。 2．由于摩擦生热，机械能转化为内能，系统机械能不守恒，根据能量守恒定律，机械能的减少量等于因摩擦而产生的热量，ΔE＝Ff·s相对，其中s相对为滑块和木板相对滑动的路程。 3．注意：若滑块不滑离木板，就意味着二者最终具有共同速度，机械能损失最多。 【典例1】　如图所示，光滑水平面上放一个质量为M足够长的木板，开始M静止，现在有一个质量为m的滑块以速度滑上M，m和M间的动摩擦因数为μ，以下说法正确的是　　 A. 如果增大M，则m和M相对运动的时间变长，因摩擦而产生的热量增加 B. 如果增大m，则m和M相对运动的时间变短，m在M上滑行的距离变大 C. 如果增大动摩擦因数μ，则因摩擦而产生的热量不变 D. 如果增大初速度，则因摩擦而产生的热量增加 【解析】 设最终m与M的共同速度为v。取向右为正方向， 由动量守恒定律得： 对木板，由动量定理得： 联立得： 则知，如果增大M，m和M相对运动的时间t变长。 因摩擦而产生的热量为： 可得：，则知如果增大M，因摩擦而产生的热量Q增加。故A正确。 由知如果增大m，则m和M相对运动的时间t变短 设m在M上滑行的距离为L，由得： 知增大m，m在M上滑行的距离变小。故B错误。 如果增大动摩擦因数μ，由知因摩擦而产生的热量不变，故C正确。 如果增大初速度，则由知因摩擦而产生的热量增加，故D正确。 【答案】ACD 【关键点拨】 木板足够长，最终m与M相对静止，由动量守恒定律求得两者最终的共同速度，由动量定理得到运动时间表达式，由能量守恒定律得到热量表达式，再进行分析。 解决本题的关键要把握m在M上滑行时遵守的两大规律：动量守恒和能量守恒。要知道摩擦生热与m在M上滑行的距离有关。 【方法归纳】 求解此类问题的三点技巧 (1)正确分析作用过程中各物体运动状态的变化情况，建立运动模型。 (2)明确作用过程中的不同阶段，并找出联系各阶段的状态量。 (3)合理选取研究对象，既要符合动量守恒的条件，又要方便解题。 (4)动量守恒方程和能量守恒方程中各物体的速度是相对同一参考系的。 考点2　“子弹打木块”模型 1．子弹打木块的过程很短暂，认为该过程内力远大于外力，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。 【典例2】　 如图所示，两个质量和速度均相同的子弹分别水平射入静止在光滑水平地面上质量相同、材料不同的两长方体滑块A、B中，射入A中的深度是射入B中深度的两倍。两种射入过程相比较(　　) A．射入滑块A的子弹速度变化大 B．整个射入过程中两滑块受到的冲量一样大 C．射入滑块A中时阻力对子弹做功是射入滑块B中时的两倍 D．两个过程中系统产生的热量相同 【解析】　在子弹射入滑块的过程中，子弹与滑块组成的系统动量守恒，由动量守恒定律可知，mv0＝(M＋m)v，两种情况下子弹和滑块的末速度相同，即两种情况下子弹的速度变化量相同，A项错误；两滑块质量相同，且最后的速度相同，由动量定理可知，两滑块受到的冲量相同，B项正确；由动能定理可知，两种射入过程中阻力对子弹做功相同，C项错误；两个过程中系统产生的热量与系统损失的机械能相同，D项正确。 【答案】BD 【名师点拨】 (1)分析子弹打击木块的过程，弄清楚子弹是停留在木块中和木块一起运动还是穿透木块和木块各自运动。 (2)子弹在打击木块的过程中，由于时间较短，内力远远大于外力，故在打击的过程中动量守恒。 (3)子弹在打击木块过程中损失的机械能，一般有两种求解方法：一是通过计算打击前系统的机械能与打击后系统的机械能的差值得出机械能的损失；二是通过计算在子弹打击木块的过程中，子弹克服阻力做的功与阻力对木块做的功的差值进行求解。　　 【方法归纳】 处理此类模型的两点技巧 (1)子弹打木块模型是通过系统内的滑动摩擦力相互作用，系统所受的外力为零(或内力远大于外力)，动量守恒。 (2)当子弹不穿出木块或滑块不滑离木板时，两物体最后有共同速度，相当于完全非弹性碰撞，机械能损失最多。 考点3　“含弹簧类”模型 1．对于弹簧类问题，在作用过程中，若系统合外力为零，则满足动量守恒。 2．整个过程中往往涉及多种形式的能的转化，如：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．注意：弹簧压缩最短或弹簧拉伸最长时，弹簧