广东省佛山市顺德区均安中学高中物理 1.4 动量守恒定律综合应用导学案 粤教版选修35(1).doc

广东省佛山市顺德区均安中学高中物理 1.4 动量守恒定律综合应用导学案 粤教版选修3-5 班级： 姓名： 学号： 【自学目标】1掌握动量守恒条件的应用。2熟悉动量守恒定律的内容及公式的书写格式。【自学重难点】重点：动量定恒定律的应用；难点：动量定恒定律和能量守恒定律的综合应用（一）知识回顾1系统动量守恒的条件是-系统的合外力为零（f合外=0）。但有时，如果系统合外力不为零，可是系统的内力 合外力时，我们也可近似地认为系统动量守恒（即：动量守恒定律仍旧适用）。例1如图在光滑的地面上，质量为3kg的木块a以速度va=10m/s撞击质量为2kg静止的木块b；撞后木块a仍向右，速度减为= 4m/s，求：碰后木块b的速度是多少大？ab例2如图在粗糙的地面上，动摩擦系数=0.4，质量为3kg的木块a以初速度v0=10m/s从距b木块l=4.5m处，撞击质量为2kg静止的木块b；撞后木块a仍向右，速度减为= 4m/s，求：（1）碰前瞬间木块a的速度va=？（2）碰后木块b的速度是多少大？ab例3质量为10g的子弹，以300m/s的水平速度射入质量为15g的静止在水平桌面上的木块，并留在木块中。求：（1）若桌面光滑，子弹射入木块后瞬间，木块运动的速度是多少？系统损失的动能（即“生成”的热量）是多少焦？（2）若桌面粗糙，且动摩擦系数=0.2，子弹射入木块后瞬间，木块运动的速度是多少？系统损失的动能（即“生成”的热量）是多少焦？木块能向右滑行多远？动量守恒定律-弹簧连体运动【自学目标】 1、理解动量守恒定律的确切含义和条件，学会其基本应用；2、进一步熟练掌握应用动量守恒定律解决问题的方法步骤；3、理解弹性碰撞和非弹性碰撞，会用动量和能量的观点综合分析解决一维碰撞问题.【自学重难点】 重点：会用动量和能量的观点综合分析解决一维碰撞问题； 难点：碰撞中的临界问题分析和动量与能量观点的综合应用。一、知识回顾1、碰撞的特点：(1)经历的时间 ；(2)相互作用力 ，物体速度变化 。2、碰撞的分类：（1）、弹性碰撞：动量守恒：m1v1m2v2 ，机械能守恒：m1vm2v ；（2）、非弹性碰撞：动量守恒：m1v1m2v2 ，碰撞过程中总动能 ，机械能减少，损失的机械能转化为 ；（3）、完全非弹性碰撞：动量守恒：m1v1m2v2(m1m2)v共 ，碰撞后两物体 ，碰撞中机械能损失 ，|ek|m1vm2v 。3、动量守恒定律的表达式：m1v1m2v2 ，此式是 量式，列方程时首先 。4、动量守恒的条件： (1)系统不受外力或所受合外力为 ； (2)内力 外力；(3)系统所受合外力不为零，但在某一方向上合外力为 ，则系统在该方向上的动量守恒。5、机械能守恒定律的条件是：只有 或系统内弹簧弹力做功，仅有 和势能的相互转化，不存在其它形式的能。此时系统的其它内力做功是 （能、不能）忽略的（如物体间的相互作用摩擦力做功）二、探究学习 1、探究碰撞中弹簧类的临界问题分析【问题设计】在光滑水平长直轨道上，放着一个静止的弹簧振子，它由一轻弹簧两端各连结一个小球构成，如图所示，两小球质量相等，现突然给a小球一个向右的速度v，试分析从开始运动到弹簧第一次恢复原长这一过程中两球的运动情况并求弹簧第一次恢复到自然长度时，每个小球的速度大小？解析：刚开始，a向右运动，b静止，弹簧被 ，对两球产生 （引、斥）力，则 a球速度 ，动量 ，而b球速度 ，动量 。此时a球的速度仍大于b球的速度，所以二者的距离在逐渐 （减小、增加）。当两者速度相等时，两球间距离最小，此时弹簧形变量 ，弹簧的弹性势能 ；此后，弹簧要恢复原长，对两球产生 （引、斥）力，则a球速度 ，动量 ，而b球速度 ，动量 。此时a球的速度仍小于b球的速度，所以二者的距离在逐渐 （减小、增加）。当弹簧第一次恢复原长时，对两球不产生力，此时a球速度最小，动量 ，b球速度最大，动量 。整个过程相当于完全弹性碰撞在整个过程中，系统动量守恒，且系统的动能不变，有mvmvamvb，mv2mvmv 得：va0，vbv【讨论探究】在上题中，如果是a球静止，给b球一个向右速度v，那么又会是怎样的情况呢？试分析从开始运动到弹簧第一次恢复原长这一过程中两球的运动情况并求弹簧第一次恢复到自然长度时，每个小球的速度大小？ 结论：对于由弹簧组成的系统，在物体间发生相互作用的过程中，当弹簧被压缩到最短或拉伸到最长时，弹簧两端的两个物体的速度必然相等。练习1：（单选）如图:所示，物体a静止在光滑的水平面上，a的左边 固定有轻质弹簧，与a质量相等的物体b以速度v向a运动并与弹簧发生碰撞，a、b始终沿同一直线运动，则a、b组成的系统动能损失最大的时刻是() a、a开始运动时 b、a的速度等于v时c、b的速度等于零时 d、a和b的速度相等时练习2：一轻质弹簧，两端各连质量均为m的滑块a和b，静止放置在光滑水平面上，滑块a被水平飞来的质量为、速度为v0的子弹击中且没有穿出(如图所示，)求：(1)、击中瞬间，a和b的速度各多大？(2)、以后运动过程中弹簧的最大弹性势能提示：子弹击中滑块a的瞬间，时间极短，弹簧还未来得及发生形变，因此vb0，子弹和滑块a组成的系统动量守恒，机械能不守恒(因子弹和滑块间有摩擦阻力)。2、探讨：碰撞和爆炸类问题的关系【讨论探究】碰撞和爆炸类问题有哪些相同和不同之处呢？解析：爆炸与碰撞的共同点是：物理过程 （剧烈、缓和），系统内物体的相互作用的内力 。过程持续时间 ，可认为系统满足动量守恒爆炸与碰撞的不同点是：爆炸有其他形式的能转化为 ，所以动能 ；而碰撞时通常动能要损失，部分动能转化为 ，动能 。但两种情况都满足能量守恒，总能量保持不变练习3：如图所示，离地面高5.45 m的o处用不可伸长的细线挂一质量为0.4 kg的爆竹(火药质量忽略不计)，线长0.45m.把爆竹拉起使细线水平，点燃导火线后将爆竹无初速度释放，爆竹到达最低点b时刚好炸成质量相等的两块，一块朝相反方向水平抛出，落到地面a处，抛出的水平距离为 s5 m另一块仍系在细线上继续做圆周运动通过最高点c.空气阻力忽略不计，g取10 m/s2.求：（1）、爆竹在最低点爆炸前的动量p1和爆炸后的动量p2；（2）、爆竹在最低点爆炸前的动能ek1和爆炸后的动能ek2；（3）、继续做圆周运动的那一块通过最高点时细线的拉力ft。3、探究动量与能量观点的综合应用该类综合题常以一维碰撞为命题情景，碰撞后，物体做平抛或圆周运动。将动量守恒定律、动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律、平抛运动规律以及牛顿运动定律综合运用，结合题中已知和隐含条件列式求解练习4：如图所示，一光滑水平桌面ac与一半径为r的光滑半圆形轨道相切于c点，且两者固定不动，一长l为0.8 m的细绳，一端固定于o点，另一端系一个质量m1为0.2 kg的小球当小球在竖直方向静止时，球对水平桌面的作用力刚好为零，现将球提起使细绳处于水平位置时无初速度释放，当小球m1摆至最低点时，恰与放在桌面上的质量m2为0.8 kg的小铁球正碰，碰后m1小球以2 m/s的速度弹回，m2小球将沿半圆形轨道运动，恰好能通过最高点d。g取10 m/s2，求：(1)、m2在圆形轨道最低点c的速度为多大？(2)、光滑圆形轨道半径r应为多大？三、基础训练1、(双选)质量为m和m0的滑块用轻弹簧连接，以恒定速度v沿光滑水平面运动，与位于正对面的质量为m的静止滑块发生碰撞，如图所示，碰撞时间极短，在此过程中，下列说法正确的是 ( )a、m、m0、m速度均发生变化，碰后分别为v1、v2、v3，且满足(mm0)vmv1mv2m0v3b、m0的速度不变，m和m的速度变为v1和v2，且满足mvmv1mv2c、m0的速度不变，m和m的速度都变为v，且满足mv(mm)vd、m、m0、m速度均发生变化，m和m0的速度都变为v1，m的速度变为v2，且满足(mm0)v(mm0)v1mv22、（单选）如图所示，在光滑的水平面上，木块a以速度v与静止木块b正碰，已知两木块质量相等，当木块a开始接触固定在b左侧的弹簧c后( ) a、弹簧c压缩量最大时，木块a减少的动能最多b、弹簧c压缩量最大时，木块a减少的动量最多c、弹簧c压缩量最大时，整个系统减少的动能最多d、弹簧c压缩量最大时，木块a的速度为零3、如图所示，质量分别为ma和mb的滑块之间用轻质弹簧相连，水平地面光滑ma、mb原来静止，在瞬间给mb