2019-2020学年高考物理 主题1 动量与动量守恒定律 微型专题 动量和能量的综合应用课件（必修

主题1动量与动量守恒定律微型专题动量和能量的综合应用学科素养与目标要求物理观念：进一步理解动能定理、能量守恒定律、动量守恒定律的内容及其含义.科学思维：1.掌握应用动能定理、能量守恒定律、动量守恒定律解题的方法步骤.2.通过学习，培养应用动量观点和能量观点分析综合问题的能力.NEIRONGSUOYIN内容索引重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关微型专题练克难解疑精准高效重点探究一、滑块—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，根据能量守恒定律，机械能的减少量等于因摩擦而产生的热量，ΔE＝Ff·s相对，其中s相对为滑块和木板相对滑动的路程.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1所示，B是放在光滑的水平面上质量为3m的一块木板，物块A(可看成质点)质量为m，与木板间的动摩擦因数为μ.最初木板B静止，物块A以水平初速度v0滑上长木板，木板足够长.求：(重力加速度为g)(1)木板B的最大速度的大小；图1答案v04解析由题意知，A向右减速，B向右加速，当A、B速度相等时B速度最大.以v0的方向为正方向，根据动量守恒定律：mv0＝(m＋3m)v，得：v＝v04(2)从刚滑上木板到A、B速度刚好相等的过程中，木块A所发生的位移大小；答案15v0232μg解析A向右减速的过程，根据动能定理有－μmgx1＝12mv2－12mv02则木块A所发生的位移大小为x1＝15v0232μg(3)若物块A恰好没滑离木板B，则木板至少多长？答案3v028μg[学科素养]例题可用动能定理、牛顿运动定律结合运动学公式、能量守恒定律等方法求木板的长度，通过对比选择培养了对综合问题的分析能力和应用物理规律解题的能力，体现了“科学思维”的学科素养.二、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，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.例2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(时间极短且未穿出)，若木块与地面间的动摩擦因数为μ，求：(重力加速度为g)(1)子弹射入木块的过程中，系统损失的机械能；图2答案Mmv22M＋m射入过程中系统损失的机械能ΔE＝12mv2－12(M＋m)v′2②解析设子弹射入木块后，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由①②两式解得：ΔE＝Mmv22M＋m.(2)子弹射入后，木块在地面上前进的距离.答案m2v22M＋m2μg由动能定理得：－μ(M＋m)gx＝0－12(M＋m)v′2③解析子弹射入木块后，二者一起沿地面滑行，设滑行的距离为x，由①③两式解得：x＝m2v22M＋m2μg.子弹打木块模型与滑块—木板模型类似，都是通过系统内的滑动摩擦力相互作用，系统所受的外力为零(或内力远大于外力)，动量守恒.当子弹不穿出木块或滑块不滑离木板时，两物体最后有共同速度，相当于完全非弹性碰撞，机械能损失最多.总结提升三、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.整个过程中往往涉及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：弹簧压缩最短或弹簧拉伸最长时，弹簧连接的两物体速度相等，此时弹簧弹性势能最大.例3如图3所示，A、B、C三个小物块放置在光滑水平面上，A紧靠竖直墙壁，A、B之间用水平轻弹簧拴接且轻弹簧处于原长，它们的质量分别为mA＝m，mB＝2m，mC＝m.现给C一水平向左的速度v0，C与B发生碰撞并粘合在一起.试求：(1)A离开墙壁前，弹簧的最大弹性势能；图3答案16mv02弹簧压缩至最短时弹性势能最大，由机械能守恒定律可得：Epm＝12×3mv2解析B、C碰撞前后动量守恒，以水平向左为正方向，则mv0＝3mv，联立解得：Epm＝16mv02(2)A离开墙壁后，C的最小速度的大小.答案v06针对训练如图4所示，A、B、C三个木块的质量均为m，置于光滑的水平面上，B、C之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连.将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C相连，使弹簧不能伸展，以至于B、C与弹簧可视为一个整体.现A以初速度v0沿B、C的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起以后，细线突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离.已知C离开弹簧后的速度恰为v0.求弹簧释放的弹性势能.图4答案13mv02达标检测1.(滑块—木板模型)如图5所示，质量为M、长为L的长木板放在光滑的水平面上，一个质量也为M的物块(视为质点)以一定的初速度从左端冲上长木板，如果长木板是固定的，物块恰好停在长木板的右端，如果长木板不固定，则物块冲上长木板后在长木板上最多能滑行的距离为A.LB.3L4C.L4D.L2√图5解析长木板固定时，由动能定理得：－μMgL＝0－12Mv02，若长木板不固定，以物块初速度的方向为正方向，有Mv0＝2Mv，μMgs＝12Mv02－12×2Mv2，得s＝L2，D项正确，A、B、C项错误.12342.(子弹打木块模型)(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v0水平射向滑块，若射击下层，子弹刚好不射出，若射击上层，则子弹刚好能射穿一半厚度，如图6所示，则上述两种情况相比较，下列说法正确的是A.子弹的末速度大小相等B.系统产生的热量一样多C.子弹对滑块做的功相同D.子弹和滑块间的水平作用力一样大图61234√√√3.(弹簧类问题)如图7所示，木块A、B的质量均为2kg，置于光滑水平面上，B与一水平轻质弹簧的一端相连，弹簧的另一端固定在竖直挡板上，当A以4m/s的速度向B撞击时，由于有橡皮泥而粘在一起运动，那么弹簧被压缩到最短时，弹簧具有的弹性势能大小为A.4JB.8JC.16JD.32J解析由碰撞过程中动量守恒得：mAvA＝(mA＋mB)v，代入数据解得v＝2m/s，所以碰后A、B及弹簧组成的系统的机械能为(mA＋mB)v2＝8J，当弹簧被压缩至最短时，系统的动能为0，只有弹性势能，由机械能守恒得此时弹簧的弹性势能为8J.图7√1212344.(动量与能量的综合)(2018·广东省实验中学、广雅中学、佛山一中高二下期末)如图8所示，一质量为MB＝6kg的木板B静止于光滑的水平面上，物块A的质量MA＝6kg，停在B的左端，一质量为m＝1kg的小球用长为l＝0.8m的轻绳悬挂在固定点O上.将轻绳拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与A发生碰撞后反弹，反弹所能达到的最大高度h＝0.2m，物块与小球均可视为质点，A、B达到共同速度后A还在木板上，不计空气阻力，g取10m/s2.(1)球和物块A碰后瞬间A物块的速度大小.图81234答案1m/s(2)A、B组成的系统因摩擦损失的机械能.ΔE＝12MAvA2－12(MA＋MB)v共2答案1.5J解析物块A与木板B相互作用过程中：MAvA＝(MA＋MB)v共，解得v共＝0.5m/s.A、B组成的系统因摩擦而损失的机械能代入数据，得出ΔE＝1.5J1234微型专题练一、选择题1.如图1所示，在光滑水平面上，有一质量M＝3kg的薄板和质量m＝1kg的物块都以v＝4m/s的初速度相向运动，它们之间有摩擦，薄板足够长，当薄板的速度为2.9m/s时，物块的运动情况是A.做减速运动B.做加速运动C.做匀速运动D.以上运动都有可能√解析开始阶段，物块向左减速，薄板向右减速，当物块的速度为零时，设此时薄板的速度为v1，规定向右为正方向，根据动量守恒定律得：(M－m)v＝Mv1代入数据解得：v1≈2.67m/s＜2.9m/s，所以物块处于向左减速的过程中.图112345678910111213142.(多选)如图2所示，与水平轻弹簧相连的物体A停放在光滑的水平面上，物体B沿水平方向向右运动，跟与A相连的轻弹簧相碰.在B跟弹簧相碰后，对于A、B和轻弹簧组成的系统，下列说法中正确的是A.弹簧压缩量最大时，A、B的速度相同B.弹簧压缩量最大时，A、B的动能之和最小C.弹簧被压缩的过程中系统的总动量不断减少D.物体A的速度最大时，弹簧的弹性势能为零√图2√√12345678910111213143.如图3所示，位于光滑水平桌面上的小滑块P和Q质量相等，都可视作质点.Q与水平轻质弹簧相连.设Q静止，P以某一初速度向Q运动并与弹簧发生碰撞.在整个碰撞过程中，弹簧具有的最大弹性势能等于A.P的初动能B.P的初动能的12C.P的初动能的13D.P的初动能的14图3√解析把小滑块P和Q以及弹簧看成一个系统，系统的动量守恒.在整个碰撞过程中，当小滑块P和Q的速度相等时，弹簧的弹性势能最大.设小滑块P的初速度为v0，两滑块的质量均为m，以v0的方向为正方向，则mv0＝2mv，得v＝v02所以弹簧具有的最大弹性势能Epm＝12mv02－12×2mv2＝14mv02＝12Ek0，故B正确.12345678910111213144.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4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.设碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为A.12mv2B.μmgLC.12NμmgLD.mMv22m＋M√图412345678910111213145.(多选)如图5所示，木块静止在光滑水平桌面上，一子弹水平射入木块的深度为d时，子弹与木块相对静止，在子弹入射的过程中，木块沿桌面移动的距离为L，木块对子弹的平均阻力为Ff，那么在这一过程中下列说法正确的是A.木块的机械能增量为FfLB.子弹的机械能减少量为Ff(L＋d)C.系统的机械能减少量为FfdD.系统的机械能减少量为Ff(L＋d)√图5√√12345678910111213146.如图6所示，质量为M的小车静止在光滑的水平面上，小车上AB部分是半径为R的四分之一光滑圆弧，BC部分是粗糙的水平面.今把质量为m的小物体从A点由静止释放，小物体与BC部分间的动摩擦因数为μ，最终小物体与小车相对静止于B、C之间的D点，则B、D间的距离x随各量变化的情况是A.其他量不变，R越大x越大B.其他量不变，μ越大x越大C.其他量不变，m越大x越大D.其他量不变，M越大x越大图6√解析小车和小物体组成的系统水平方向的动量守恒且为零，所以当小车和小物体相对静止时，系统水平方向的总动量仍为零，则小车和小物体相对于光滑的水平面也静止，由能量守恒得μmgx＝mgR，得x＝Rμ，选项A正确，B、C、D错误.12345678910111213147.(多选)(2018·福州十一中高二下期中)如图7所示，质量为M的长木板A静止在光滑的水平面上，有一质量为m的小滑块B以初速度v0从左侧滑上木板，且恰能滑离木板，滑块与木板间动摩擦因数为μ.下列说法中正确的是A.若只增大v0，则滑块滑离木板过程中系统产生的热量增加B.若只增大M，则滑块滑离木板过程中木板所受到的冲量减少C.若只减小m，则滑块滑离木板时木板获得的速度减小D.若只减小μ，则滑块滑离木板过程中滑块对地的位移减小√图7√√12345678910111213148.(多选)用不可伸长的细线悬挂一质量为M的小木块，木块静止，如图8所示.现有一质量为m的子弹自左向右水平射向木块，并停留在木块中，子弹初速度为v0，重力加速度为g，则下列说法正确的是A.从子弹射向木块到一起上升到最高点的过程中系统的机械能守恒B.子弹射入木块瞬间动量守恒，故子弹射入木块瞬间子弹和木块的共同速度为C.忽略空气阻力，子弹和木块一起上升过程中系统机械能守恒，其机械能