高中物理 第1章 动量守恒研究 第6讲 动量和能量观点的综合应用课件 鲁科版选修35.ppt

第1章 动量守恒研究 第6讲习题课动量和能量观点的综合应用 目标定位1 进一步熟练应用动量守恒定律的解题方法 2 综合应用动量和能量观点解决力学问题 预习导学梳理 识记 点拨 解决力学问题的三个基本观点1 力的观点 主要应用定律和运动学公式相结合求解 常涉及受力 加速或匀变速运动的问题 2 动量的观点 主要应用定理或守恒定律求解 常涉及物体的受力和问题 以及相互作用的物体系问题 3 能量的观点 在涉及单个物体的受力和位移问题时 常用定理分析 在涉及物体系内能量的转化问题时 常用定律 牛顿运动 动量 动量 时间 动 能 能量 的转化和守恒 课堂讲义理解 深化 探究 一 爆炸类问题解决爆炸类问题时 要抓住以下三个特征 1 动量守恒 由于爆炸是在极短的时间内完成的 爆炸物体间的相互作用力远大于受到的外力 所以在爆炸过程中 系统的动量守恒 2 动能增加 在爆炸过程中 由于有其他形式的能量 如化学能 转化为动能 因此爆炸后系统的总动能增加 3 位置不变 爆炸的时间极短 因而作用过程中 物体产生的位移很小 一般可忽略不计 可以认为爆炸后 物体仍然从爆炸的位置以新的动量开始运动 例1从某高度自由下落一个质量为m的物体 当物体下落h时 突然炸裂成两块 已知质量为m的一块碎片恰能沿竖直方向回到开始下落的位置 求 1 刚炸裂时另一块碎片的速度 爆炸时动量守恒 mv mv m m v 方向竖直向下 2 爆炸过程中有多少化学能转化为弹片的动能 二 滑块滑板模型1 把滑块 滑板看作一个整体 摩擦力为内力 则在光滑水平面上滑块和滑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 则系统机械能不守恒 应由能量守恒求解问题 3 注意滑块若不滑离木板 最后二者具有共同速度 例2如图1所示 光滑水平面上有a b两小车 质量分别为ma 20kg mb 25kg a车以v0 3m s的初速度向右运动 b车原来静止 且b车右端放着物块c c的质量为mc 15kg a b相撞且在极短时间内连接在一起 不再分开 已知c与b水平上表面间动摩擦因数为 0 2 b车足够长 求c沿b上表面滑行的长度 g 10m s2 图1 解析a b相撞 由动量守恒得mav0 ma mb v1 ma mb v1 ma mb mc v 三 子弹打木块模型1 子弹打木块的过程很短暂 认为该过程内力远大于外力 则系统动量守恒 2 在子弹打木块过程中摩擦生热 则系统机械能不守恒 机械能向内能转化 3 若子弹不穿出木块 则二者最后有共同速度 机械能损失最多 例3如图2所示 在水平地面上放置一质量为m的木块 一质量为m的子弹以水平速度v射入木块 未穿出 若木块与地面间的动摩擦因数为 求 1 子弹射入后 木块在地面上前进的距离 解析因子弹未射出 故此时子弹与木块的速度相同 而系统的机械能损失为初 末状态系统的动能之差 图2 设子弹射入木块时 二者的共同速度为v 取子弹的初速度方向为正方向 则有 mv m m v 二者一起沿地面滑动 前进的距离为s 由动能定理得 2 射入的过程中 系统损失的机械能 解析射入过程中的机械能损失 四 弹簧类模型1 对于弹簧类问题 在作用过程中 系统合外力为零时 满足动量守恒 2 整个过程常涉及到弹性势能 动能 内能 重力势能等的相互转化 应用能量守恒定律解决此类问题 3 注意 弹簧压缩至最短时 弹簧连接的两物体速度相等 此时弹簧具有最大弹性势能 例4两物块a b用轻弹簧相连 质量均为2kg 初始时弹簧处于原长 a b两物块都以v 6m s的速度在光滑的水平地面上运动 质量4kg的物块c静止在前方 如图3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 1 当弹簧的弹性势能最大时 物块a的速度为多大 解析当a b c三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大 由a b c三者组成的系统动量守恒有 ma mb v ma mb mc vabc 图3 答案3m s 2 系统中弹性势能的最大值是多少 解析b c碰撞时b c组成的系统动量守恒 设碰后瞬间b c两者速度为vbc 设物块a b c速度相同时弹簧的弹性势能最大为ep 根据能量守恒 答案12j 对点练习巩固 应用 反馈 爆炸类问题1 一颗质量为30g的弹丸在距地面高20m时仅有水平速度v 10m s爆炸成为a b两块 其中a的质量为10g 速度方向水平且与v方向相同 大小为va 100m s 求 1 爆炸后a b落地时的水平距离多大 解析爆炸时动量守恒 有mv mava m ma vb代入数据得 vb 35m s 得t 2ssa vat 100 2m 200msb vbt 35 2m 70m落地时水平距离s sa sb 270m答案270m 2 爆炸过程中有多少化学能转化为动能 解析爆炸过程中转化的动能 答案60 75j 滑块一滑板类模型2 一质量为m 长为l的长方形木板b放在光滑的水平地面上 在其右端放一质量为m的小木块a m m 现以地面为参考系 给a和b以大小相等 方向相反的初速度v0 如图4所示 使a开始向左运动 b开始向右运动 但最后a刚好没有滑离b板 求 1 ab最后的速度大小和方向 图4 解析系统水平方向动量守恒 取水平向右为正方向 木块a不滑离b板的条件是二者最终相对静止 设此时共同速度为v 由动量守恒定律得 mv0 mv0 m m v 因为m m 故v方向水平向右 2 a b之间的动摩擦因数 解析a与b之间因摩擦产生热量q mgl 子弹打木块类模型3 如图5所示 在光滑水平面上放置一质量为m 1kg的静止木块 一质量为m 10g的子弹以v0 200m s水平速度射向木块 穿出后子弹的速度变为v1 100m s 求木块和子弹所构成的系统损失的机械能 图5 答案149 5j 弹簧类模型4 如图6所示 木块a b