2017-2018学年同步备课套餐之物理教科版选修3-5讲义：第1章+碰撞与动量守恒+习题课2+wor

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1、习题课2动量和能量的综合应用［学习日标］1.熟练掌握动量守恒定律的运用2综合应用动量和能量观点解决力学问题.新知探究直点落实知识探究［导学探究］如图1所示，质量为2kg的物体静止在与其之间动摩擦因数“=0.5的粗糙水平面上，现加一F=20N的水平恒力使Z开始向右加速运动，求物体速度达到20m/s时，需要的时间Z和经过的位移兀(请分别利用牛顿运动定律、动量定理和动能定理计算，重力加速度g=10m/s2)图1答案对物体受力分析如图所示：方法一：根据牛顿第二定律F—jnmg=mav=atx=^解得r=4s,x=40m.方法二：根据动量定理可得：(F—/'inig)t=mv—0解得：f=4

2、s.根据动能定理可得：Fx—fimgx=2nw2~°解得x=40m.dNn■X-mg―1［知识梳理］解决力学问题的三个基本观点(1)力的观点：主要是牛顿运动定律和运动学公式相结合,常涉及物体的受力、加速度或匀变速运动的问题.(2)动量的观点：主要应用遊定理或动量守恒定律求解，常涉及物体的受力和她问题，以及相互作用物体的问题.(3)能量的观点：在涉及单个物体的受力和位移问题时，常用动能定理分析;在涉及系统内能量的转化问题时，常用能量守恒定律.-、滑块一木板模型1.把滑块、木板看做一个整体，摩擦力为内力，在光滑水平而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

3、统机械能不守恒.应rh能量守恒求解问题.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.【例1】如图2所示，C是放在光滑的水平面上的一块木板，木板的质量为3加，在木板的上表面有两块质量均为加的小木块/和B，它们与木板间的动摩擦因数均为“.最初木板静止，力、3两木块同时以相向的水平初速度％和2%滑上长木板，木板足够长，A.3始终未滑离木板也未发生碰撞.求：图2（1）木块B的最小速度是多少？⑵木块力从刚开始运动到力、B、C速度刚好相等的过程屮，木块/所发生的位移是多少？答案见解析解析（1）由题知，3向右减速，/向左减速，此时C静止不动；/先减速到零后与C一起反

4、向向右加速，B向右继续减速，三者共速时，B的速度最小.取向右为正方向，根据动量守恒定律：nr2v（）—rnv（）=5fnv解得3的最小速度e=亏（2）力向左减速的过程，根据动能定理有c17~jtungx=0—-2向左的位移为x=2：gA.C一起向右加速的过程，根据动能定理有1///ngx2=2x4/n(y)2取向左为正方向整个过程力发生的位移为X=X1-X2=21好50“g2由①②两式解得:解得:E=Mmv2即此过程中A发生的位移向左，大小为二、子弹打木块模型1.子弹打木块的过稈很短暂，认为该过程内力远大于外力，则系统动量守恒.2.在子弹打木块过程小摩擦生热，系统机械能不守恒

5、，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.【例2】如图3所示，在水平地面上放置一质量为M的木块，一质量为加的子弹以水平速度Q射入木块(未穿出)，若木块与地面间的动摩擦因数为“，求：巳：口777777777777777777/7777/图3(1)子弹射入后，木块在地面上前进的距离；(2)射入的过程中，系统损失的机械能；(3)子弹在木块中打入的深度.221*。mvMnw^戸案(1)2(M+〃?)2“g⑵2(M+w).加⑶2〃g(M+/w)解析因子弹未射出，故碰撞后子弹与木块的速度相同，而系统损失的机械能为初、末状态系统的动能之差.(1)设子弹射入木块

6、后，二者的共同速度为，，取子弹的初速度方向为正方向，则由动量守恒得:mv=(M+m)vf二者一起沿地面滑动，前进的距离为x,由动能定理得:(3)设子弹在木块中打入的深度，即子弹相对于木块的位移为兀相对，则AE=jiimgx中Mv22(M+/z?)2/zg'⑵射入过程中损失的机械能三、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.整个过程往往涉及到多种形式的能的转化，女口：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：弹簧压缩最短时，或弹簧拉仲最长时，弹簧连接的两物体速度相等，此时弹簧弹性势能最大.【例3】两物块/、

7、B用轻弹簧相连，质量均为2kg,初始时弹簧处于原长，A.〃两物块都以o=6m/s的速度在光滑的水平地面上运动，质量为4kg的物块C静止在前方，如图4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：V777777777777777777777777777^图4（1）当弹簧的弹性势能最大时，物块力的速度为多大？（2）系统中弹性势能的最大值是多少？答案（1）3m/s⑵12J解析（1）当/、B、C三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大.由/、B、C三者组成的系统动量守恒得