第1章 专题提升课2 “滑块—弹簧”模型和“滑块—斜面”模型-【优学精讲】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册教用课件(教科版)

专题提升课2　“滑块—弹簧”模型和“滑块—斜面”模型 1 专题 深度剖析 1 随堂 巩固落实 2 内容 索引 专题 深度剖析 PART 01 第一部分 3 微专题一　“滑块—弹簧”碰撞模型 1．模型图示 专题 深度剖析 返回导航 2．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0，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，则系统机械能守恒。 (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)。 专题 深度剖析 返回导航 (4)弹簧恢复原长时，弹性势能为0，系统动能最大(完全弹性碰撞拓展模型，相当于碰撞结束时)。 专题 深度剖析 返回导航 √ √ 专题 深度剖析 返回导航 [解析]　在整个运动过程中，只有弹簧弹力做功，弹力属于系统内力，系统的合外力为零，因此物体A、B及弹簧组成的系统动量守恒，机械能守恒，故A错误； 物体A在压缩弹簧时，做减速运动，物体B受到弹簧的弹力作用做加速运动，当物体A、B的速度相等时，此时弹簧的压缩量最大，弹簧获得的弹性势能最大，故B错误； 专题 深度剖析 返回导航 专题 深度剖析 返回导航 　　 (2024·江苏徐州统考期中)如图所示，A、B两物块用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上，A紧靠竖直墙壁，弹簧处于原长。现用水平向左的力F缓慢推动物块B，到达某一位置后静止，此过程中力F做功9 J。已知A、B两物块的质量分别为mA＝4 kg和mB＝2 kg，现突然撤去推力F，求： 专题 深度剖析 返回导航 (1)弹簧第一次恢复到原长时，物块B的动量； [答案]　6 kg·m/s，方向水平向右 专题 深度剖析 返回导航 (2)两物块的速度相同时，弹簧的弹性势能； [答案]　6 J 专题 深度剖析 返回导航 (3)撤去推力F后，物块A能达到的最大速度。 [答案]　2 m/s 专题 深度剖析 返回导航 　　 (2024·新疆乌鲁木齐70中期中)如图所示，在光滑的水平面上有三个小球A、B、C，三者处于同一直线上，质量分别为mA＝3m、mB＝m、mC＝m，初始A、B用轻弹簧拴连处于静止状态，C以初速度v0向左运动，B、C相碰后以相同速度向左运动但不粘连，m和v0为已知量，求： 专题 深度剖析 返回导航 (1)B、C相碰损失的机械能ΔE； 专题 深度剖析 返回导航 (2)弹簧压缩量最大时储存的弹性势能Ep1； 专题 深度剖析 返回导航 (3)弹簧伸长量最大时储存的弹性势能Ep2。 专题 深度剖析 返回导航 专题 深度剖析 返回导航 微专题二　“滑块—弧面”碰撞模型 1．模型图示 专题 深度剖析 返回导航 专题 深度剖析 返回导航 　　 (多选)(2024·江西上高二中校考)如图所示，一带有半径足够大的光滑圆弧轨道的小车的质量M＝3 kg，小车静止在光滑水平地面上，圆弧下端水平。有一质量m＝1 kg的小球以水平初速度v0＝4 m/s 从圆弧下端滑上小车，重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　) A．在小球滑到最高点的过程中，小球与小车组成的系统动量守恒 B．在小球滑到最高点的过程中，小球与小车组成的系统机械能守恒 C．小球沿圆弧轨道上升到最大高度时的速度大小为1.5 m/s D．小球沿圆弧轨道上升的最大高度为0.6 m √ √ 专题 深度剖析 返回导航 [解析]　在小球滑到最高点的过程中，小球与小车组成的系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒，故A错误； 在小球滑到最高点的过程中，小球与小车组成的系统只有重力做功，所以系统机械能守恒，故B正确； 小球与小车组成的系统水平方向动量守恒，设两者共同速度大小为v，则mv0＝(m＋M)v，解得v＝1 m/s，故C错误； 专题 深度剖析 返回导航 专题 深度剖析 返回导航 (1)小球离地的最大高度； [答案]　2.4 m　 专题 深度剖析 返回导航 (2)小球从F点脱离滑块时，小球速度大小； [答案]　6 m/s　 专题 深度剖析 返回导航 (3)小球回到圆弧轨道E点时，滑块对地面的压力大小。 [答案]　120 N 专题 深度剖析 返回导航 　　 如图所示，在水平面上依次放置小物块C、A以及曲面劈B，其中A与C的质量相等均为m，曲面劈B的质量M＝3m，曲面劈B的曲面下端与水平面相切，且曲面劈B足够高，各接触面均光滑。现让小物块C以水平速度v0向右运动，与A发生碰撞，碰撞后两个小物块粘在一起滑上曲面劈B。求： 专题 深度剖析 返回导航 (1)碰撞过程中系统损失的机械能； 专题 深度剖析 返回导航 (2)碰后物块A与C在曲面劈B上能够达到的最大高度。 专题 深度剖析 返回导航 随堂 巩固落实 PART 02 第二部分 30 √ 1．(“滑块—弹簧”碰撞模型)(多选)(2024·山东潍坊统考期中)如图所示，物体P、Q用轻质弹簧拴接放置在光滑水平面上。给P施加一瞬时冲量使其向右运动，弹簧最短时Q的速度为2 m/s，已知P、Q质量分别为2 kg和3 kg，取向右为正方向，则运动过程中(　　) A．P的初速度为5 m/s B．P的速度始终为正值 C．Q的最大速度为4 m/s D．弹簧最大弹性势能为21 J √ 随堂 巩固落实 返回导航 解析：已知P、Q质量分别为2 kg和3 kg，弹簧最短时Q和P的速度相同，都为2 m/s，则根据动量守恒定律可得mPv1＝(mQ＋mP)v1′，解得v1＝5 m/s，故A正确； 随堂 巩固落实 返回导航 随堂 巩固落实 返回导航 √ 随堂 巩固落实 返回导航 随堂 巩固落实 返回导航 随堂 巩固落实 返回导航 √ 随堂 巩固落实 返回导航 随堂 巩固落实 返回导航 4．(“滑块—弹簧”碰撞模型)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，质量为4 kg的物块C静止在前方，如图所示。已知B与C碰撞后会粘在一起运动。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？ 解析：弹簧压缩至最短时，弹性势能最大，由动量守恒定律得 (mA＋mB)v＝(mA＋mB＋mC)vA 解得vA＝3 m/s。 答案：3 m/s　 随堂 巩固落实 返回导航 (2)系统中弹性势能的最大值是多少？ 答案：12 J 随堂 巩固落实 返回导航 $