【金榜夺冠】高三物理第一轮复习 第十三章 第二单元 第3课时 动量与能量观点解题课件 选修35.ppt

第二单元专题 动量与能量综合应用第3课时动量与能量观点解题 选修3 5第十三章碰撞与动量守恒 基础回顾 1 解决动力学问题的三大观点是 和 2 力的观点是利用牛顿运动定律 将物体的 情况与物体的 情况联系起来 它们之间是 关系 联系它们的桥梁是 答案 1 力的观点动量观点能量观点2 受力运动瞬时对应加速度 3 能量的观点是利用动能定理和功能原理将物体的 与 联系起来 当除重力与弹力外没有其它力做功时 保持不变 这就是机械能守恒定律 能量在转移与转化过程中总量保持不变 这就是 定律 功是力对 的积累效果 所以能量观点就是从力对位移的积累效果方面来研究力学问题的 4 动量的观点是利用动量定理将物体的 变化与 联系起来 当合外力冲量为零时 动量将保持不变 这就是 定律 冲量是力对时间的积累效果 所以动量观点就是从力对时间的积累效果方面来研究力学问题的 答案 3 能量变化做功机械能能量守恒位移4 动量冲量动量守恒 要点深化 力学规律的选用原则整个力学部分的复习 主要是围绕下面的三条主线进行 1 对涉及a t等物理量的问题 用牛顿第二定律并结合运动学公式进行解题比较方便 即用力的观点比较方便 2 如果题目中涉及v s等初末状态的物理量 并且物体在运动过程中存在着能的转化 则用能量的观点解题比较方便 在此条件下 对单个物体 考虑用动能定理 对两个以上的物体组成的系统 考虑用机械能守恒定律和能的转化和守恒定律 若题目中涉及求某一物体对地位移时 优先考虑用动能定理 若出现一个物体相对另一个物体的相对位移时 则要优先考虑用能量守恒定律 3 如果题目中涉及v t等初末状态的物理量 并且物体间存在能量的转移 或传递 则用动量的观点解题比较方便 在此条件下 对单个物体考虑用动量定理 对两个或两个以上的物体组成的系统 考虑用动量守恒定律 特别涉及时间的问题 优先考虑用动量定理 涉及共同速度的优先考虑用动量守恒定律 4 对有些比较复杂的题目 还可能要同时选用上面的一种或几种观点进行分析求解 这类问题就是滑块与长木板重叠 通过相互滑动摩擦实现系统机械能部分转化为内能的问题 解答的关键是弄清物理过程 建立清晰图景 然后针对系统整个过程进行研究 由动量守恒和能量守恒定律或功能关系列式求解 特别要抓住 一对滑动摩擦力所做的功 即内能 等于整个系统机械能的减少量 这一结论 而利用这一结论可以不用仔细分析运动细节 而直接从能量守恒的角度求解 显得十分简捷 如右图所示 一长度为l 质量为m的平板车b放在光滑水平面上 其右端放一质量为m的小物块a m m 现给a和b以等大反向的初速v0 使a开始向左运动 b开始向右运动 且最后a恰好不会滑离b车 试求 1 a b间的动摩擦因数 2 小物块a到达平板车b的左端时车向右滑动的距离s 3 小物块a在相对平板车b滑动过程中对地的最大距离smax 解析 1 a和b组成的系统动量守恒 设a b共同运动的速度为v 向右为正 有 mv0 mv0 m m v所以v m m v0 m m 因m m v 0 说明ab共同运动的速度的方向向右 如下图 设平板车与小物块间的滑动摩擦力为f mg 这个摩擦力开始时都阻碍它们的运动使它们都做匀减速运动 由于最后有共同速度向右 说明a相对地有静止的瞬时而b没有 这个时刻后 摩擦力对a变为动力使小物块向右做匀加速运动 对平板车仍是阻力使它一直向右做匀减速运动 直到它们有共同速度为止 全过程中 由能量守恒定律 有 解得 2 对平板车 全过程中 根据动能定理 有 联立 解得 3 由动能定理 有 对小物块 向左滑动过程中 联立得 s1就是小物块在相对平板车滑动过程中对地向左的最大距离 答案 题型训练 1 如图所示 质量为m的木块静止于光滑水平面上 一发质量为m的子弹以初速度为v0射入木块 并停留在木块中 子弹进入木块的深度为d 则 1 双方的共同速度是多少 2 假设木块对子弹的阻力保持不变 则在子弹射入木块至其停止的过程中 木块向前移动了多少 解析 1 设双方相对静止时的速度即双方的共同速度为v 由动量守恒定律 有 mv0 m m v解得 2 设木块对子弹阻力为f 在子弹射入木块至其停止的过程中 木块向前移动了s 对木块 由动能定理 对子弹和木块构成的系统 由能量守恒定律 有 联立解得 答案 这类题的解题思路是 分清系统各阶段的运动情况 先根据整个阶段动量守恒 可求出物体相对静止时的共同速度 根据能量守恒定律可求摩擦因数等 根据碰撞前后动量守恒和机械能守恒定律 可求出碰撞后双方的速度 等等 如右图所示 质量为m 长为l 1 0m 右端带有竖直挡板的木板b 静止在光滑水平面上 一个质量为m的小木块a 可视为质点 以速度v0 4 0m s滑上b的左端 而后与右端挡板碰撞 最后恰好滑到木板b的左端 已知m m 3 并设a与挡板碰撞时无机械能损失 碰撞时间可以忽略 求 1 a b最终速度 2 木板a与木块b之间的动摩擦因数 3 碰撞前 后双方的速度 解析 1 取水平向右为动量的正方向 全过程系统动量守恒 设a b的最终速度为v 有mv0 m m v 代入数据 得 v 1m s 2 系统损失的动能等于系统克服摩擦力做的功 转化为内能 有 代入数据解得 0 3 3 设a到达b处时速度为v1 此时b的速度为v2 由动量守恒得 mv0 mv1 mv2 由能量守恒定律得 解得 v1 3 1m s v2 0 3m s 舍增根v1 1 1m s v2 1 7m s a与b发生弹性碰撞 设碰撞后a的速度为v1 b的速度为v2 由动量守恒定律和机械能守恒定律得mv1 mv2 mv1 mv2 代入数据得v1 1 1m s v2 1 7m s 答案 1 1m s 2 0 3 3 碰撞前a b的速度分别为3 1m s 0 3m s 碰撞后a b的速度分别为 1 1m s 1 7m s 题型训练 2 如右图所示 一辆质量是m 2kg的平板车左端放有质量m 3kg的小滑块 滑块与平板车之间的动摩擦因数 0 4 开始时平板车和滑块共同以v0 2m s的速度在光滑水平面上向右运动 并与竖直墙壁发生碰撞 设碰撞时间极短且碰撞后平板车速度大小保持不变 但方向与原来相反 平板车足够长 取g 10m s2 求 1 平板车第二次与墙壁碰撞前瞬间的速度v 2 为使滑块始终不会滑到平板车右端 平板车至少多长 解析 1 假如平板车在第二次碰撞前还未和滑块相对静止 那么其速度的大小肯定还是2m s 滑块的速度则大于2m s 方向均向右 这样就违反动量守恒 所以平板车在第二次碰撞前肯定已和滑块具有共同速度v 此即平板车碰墙前瞬间的速度 mv0 mv0 m m v 代入数据得 2 平板车与墙壁第一次碰撞后到滑块与平板车又达到共同速度v前的过程 可用图 a b c 表示 a 为平板车与墙壁撞后瞬间滑块与平板车的位置 图 b 为平板车到达最左端时两者的位置 图 c 为平板车与滑块再次达到共同速度为两者的位置 在此过程中滑块动能减少等于摩擦力对滑块所做功 mgs 平板车动能减少等于摩擦力对平板车所做功 mgs 平板车从b到a再回到b的过程中摩擦力做功为零 其中s s 分别为滑块和平板车的位移 滑块和平板车动能总减少为 mgl1 其中l1 s s 为滑块相对平板车的位移 此后 平板车与墙壁发生多次碰撞 每次情况与此类似 最后停在墙边 设滑块相对平板车总位移为l 则有 得 代入数据得平板车的最短长度 答案 1 0 4m s 2 0 833m 如右图所示 在一光滑的水平面上有两块相同的木板b和c重物a 视为质点 位于b的右端 a b c的质量相等 现a和b以同一速度v0滑向静止的c b与c发生时间极短的正碰 碰后b和c粘在一起运动 a在c上滑行 a与c间的动摩擦因数为 已知a滑到c的右端而未掉下 试求c板的长度l 错解 设a b c的质量均为m 设b c发生正碰后的共同速度为v1 由于碰撞时间极短 a与b 或a与c 间的摩擦力远小于内力 即碰撞力 b c