内容正文:
动量守恒定律
第一章
培优课三 动量和能量的综合应用
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物理 选择性必修第一册
课堂·深度探究
课末·随堂演练
课时作业(九)
课堂·深度探究
考点一 滑块—木板类模型
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考点二 子弹打木块类模型
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考点三 弹簧类模型
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课末·随堂演练
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课时作业(九) 培优课三 动量和能量的综合应用
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物理 选择性必修第一册
制 作 者:状元桥
适用对象:高中学生
制作软件:Powerpoint2010、
Photoshop cs3
运行环境:WindowsXP以上操作系统
[学习目标] 1.学会根据题意构建物理模型(物理观念).2.会应用动量观点和能量观点分析三类典型问题(科学思维).3.学会运用动量和能量的知识来分析和解释生活中的问题(科学态度与责任).
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,则意味着二者最终具有共同速度,机械能损失最大.
【例题1】 如图所示,质量m1=0.3 kg的小车静止在光滑的水平面上,车长L=1.5 m,现有质量m2=0.2 kg且可视为质点的物块,以水平向右的速度v0=2 m/s从左端滑上小车,最后在车上某处与小车保持相对静止.物块与车之间的动摩擦因数μ=0.5,g取10 m/s2,求:
(1)物块在车上滑行的时间;
(2)要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v0′不超过多少.
思维导引:先由动量守恒定律计算出共同速度,再根据动量改变量结合动量定理求出时间;根据达到共速时的相对位移与初速度的关系,代入车长求出最大初速度.
解析 (1)设物块与小车的共同速度为v,以水平向右的方向为正方向,根据动量守恒定律有m2v0=(m1+m2)v,
设物块与车之间的滑动摩擦力为Ff,对物块应用动量定理有-Fft=m2v-m2v0,
又Ff=μm2g,
联立并代入数据得t=0.24 s.
(2)要使物块恰好不从车的右端滑出,则物块到车的最右端时与小车有共同的速度,设其为v′,
则m2v′0=(m1+m2)v′,
由能量守恒定律有m2v′=(m1+m2)v′2+μm2gL,
代入数据解得v′0=5 m/s,
故要使物体不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v′0不超过5 m/s.
答案 (1)0.24 s (2)5 m/s
【变式1】 如图所示,光滑水平轨道上放置长木板A(上表面粗糙)和滑块C,滑块B置于A的左端(B、C可视为质点),三者质量分别为mA=2 kg、mB=1 kg、mC=2 kg,A与B间的动摩擦因数为μ=0.5.开始时C静止,A、B一起以v0=5 m/s的速度匀速向右运动,A与C发生碰撞(时间极短)并粘在一起,经过一段时间,B刚好滑至A的右端而没掉下来.求长木板A的长度.(g取10 m/s2)
解析 A与C碰撞过程动量守恒,
则有mAv0=(mA+mC)v1,解得v1=2.5 m/s;
B在A上滑行,A、B、C组成的系统动量守恒,则有
mBv0+(mA+mC)v1=(mA+mB+mC)v2,
解得v2=3 m/s;
由能量守恒定律得mBv+(