《动量守恒定律动量和能量的综合应用》人教版高二物理选修3-5PPT课件

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讲解人：XXXX时间：2020.5.25MENTALHEALTHCOUNSELINGPPT第7节能量和动量的综合应用第16章动量守恒定律人教版高中物理选修3-5学习目标1.熟练掌握动量守恒定律的运用.2.利用动量守恒定律结合能量守恒解决相关功能关系问题．1.把滑块、木板看做一个整体，摩擦力为内力，在光滑水平面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，系统机械能不守恒.应由能量守恒求解问题.3.滑块若未滑离木板时最后二者有共同速度，机械能损失最多.【要点精华】主题一、滑块—木板模型典例1　如图所示，在光滑的水平面上有一质量为M的长木板，以速度v0向右做匀速直线运动，将质量为m的小铁块轻轻放在木板上的A点，这时小铁块相对地面速度为零，小铁块相对木板向左滑动.由于小铁块和木板间有摩擦，最后它们之间相对静止，已知它们之间的动摩擦因数为μ，问：典型例题解析　木板与小铁块组成的系统动量守恒.以v0的方向为正方向，由动量守恒定律得，Mv0＝(M＋m)v′，则v′＝.Mv0M＋m(1)小铁块跟木板相对静止时，它们的共同速度多大？典型例题Mv0M＋m(2)它们相对静止时，小铁块与木板上的A点距离多远？解析　由功能关系可得，摩擦力在相对位移上所做的功等于系统动能的减少量，μmgx相＝Mv－(M＋m)v′2.解得x相＝.Mv202μgM＋m典型例题Mv202μgM＋m(3)在全过程中有多少机械能转化为内能？解析　方法一：由能量守恒定律可得，Q＝12Mv20－12(M＋m)v′2＝Mmv202M＋m方法二：根据功能关系，转化成的内能等于系统克服摩擦力做的功，即ΔE＝Q＝μmg·x相＝Mmv202M＋m典型例题Q＝12Mv20－12(M＋m)v′2＝Mmv202M＋mΔE＝Q＝μmg·x相＝Mmv202M＋m典例2　如图所示，光滑水平桌面上有长L＝2m的挡板C，质量mC＝5kg，在其正中央并排放着两个小滑块A和B，mA＝1kg，mB＝3kg，开始时三个物体都静止.在A、B间放有少量塑胶炸药，爆炸后A以6m/s的速度水平向左运动，A、B中任意一块与挡板C碰撞后，都粘在一起，不计摩擦和碰撞时间，求：解析　A、B、C系统动量守恒，有0＝(mA＋mB＋mC)vC，解得vC＝0.答案　0(1)当两滑块A、B都与挡板C碰撞后，C的速度是多大；典型例题解析　炸药爆炸时A、B系统动量守恒，有mAvA＝mBvB解得：vB＝2m/s所以A先与C碰撞，A、C碰撞前后系统动量守恒，有mAvA＝(mA＋mC)v解得v＝1m/sA、C碰撞过程中损失的机械能ΔE＝12mAv2A－12(mA＋mC)v2＝15J.(2)A、C碰撞过程中损失的机械能.典型例题ΔE＝12mAv2A－12(mA＋mC)v2＝15J.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，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，二者最后有共同速度，机械能损失最多.【要点精华】主题二、子弹打木块模型典例3　如图所示，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μ，求：(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.典型例题解析　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)设子弹射入木块后，二者的共同速度为v′，取子弹的初速度方向为正方向，则由动量守恒得：mv＝(M＋m)v′①二者一起沿地面滑动，前进的距离为x，由动能定理得：－μ(M＋m)gx＝0－(M＋m)v′2②由①②两式解得：x＝m2v22M＋m2μg12典型例题m2v22M＋m2μg12答案　(2)射入过程中损失的机械能ΔE＝12mv2－12(M＋m)v′2③解得：ΔE＝Mmv22M＋m.(1)m2v22M＋m2μg(2)Mmv22M＋m(3)Mv22μgM＋m(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x相对，则ΔE＝μmgx相对得：x相对＝ΔEμmg＝Mv22μgM＋m.典型例题(2)射入过程中损失的机械能ΔE＝12mv2－12(M＋m)v′2③解得：ΔE＝Mmv22M＋m.(1)m2v22M＋m2μg(2)Mmv22M＋m(3)Mv22μgM＋m(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x相对，则ΔE＝μmgx相对得：x相对＝ΔEμmg＝Mv22μgM＋m.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，如：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，弹簧连接的两物体速度相等，此时弹簧弹性势能最大.【要点精华】三、弹簧类模型例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，质量为4kg的物块C静止在前方，如图所示.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得，(mA＋mB)v＝(mA＋mB＋mC)vABC，解得vABC＝3m/s.典型例题(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，则mBv＝(mB＋mC)vBC得：vBC＝2m/s，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　Ep＝12(mB＋mC)v2BC＋12mAv2－12(mA＋mB＋mC)v2ABC典型例题Ep＝12(mB＋mC)v2BC＋12mAv2－12(mA＋mB＋mC)v2ABC1.含有弹簧类的碰撞问题，要特别注意物块碰撞中机械能可能转化为内能，所以全过程看系统机械能往往不守恒.2.处理动量和能量结合问题时应注意的问题(1)守恒条件：动量守恒条件是系统所受合外力为零，而机械能守恒条件是合外力做的功为零.(2)分析重点：判断动量是否守恒研究系统的受力情况，而判断机械能是否守恒及能量的转化情况研究系统的做功情况.(3)表达式：动量为矢量式，能量为标量式.(4)注意：某一过程中系统动量守恒，但机械能不一定守恒，反之，机械能守恒的过程动量不一定守恒.总结提升1.(多选)矩形滑块由不同材料的上、下两层粘合在一起组成，将其放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v水平射向滑块，若射击下层，子弹刚好不射出，若射击上层，则子弹刚好能射进一半厚度，如图所示，上述两种情况相比较(　　)A.子弹对滑块做功一样多B.子弹对滑块做的功不一样多C.系统产生的热量一样多D.系统产生的热量不一定多AC课堂练习2.(多选)质量为M、内壁间距为L的箱子静止于光滑的水平面上，箱子中间有一质量为m的小物块，小物块与箱子底板间的动摩擦因数为μ.初始时小物块停在箱子正中间，如图所示.现给小物块一水平向右的初速度v，小物块与箱壁碰撞N次后恰又回到箱子正中间，并与箱子保持相对静止.设碰撞都是弹性碰撞，则整个过程中，系统损失的动能为(　　)A.12mv2B.12·mMm＋Mv2C.12NμmgLD.NμmgLBD课堂练习A.12mv2B.12·mMm＋Mv2C.12NμmgLD.NμmgL讲解人：XXX时间：2020.5.25MENTALHEALTHCOUNSELINGPPT感谢各位的聆听第16章动量守恒定律人教版高中物理选修3-5