动量和能量的综合应用,板块模型课件

精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜动量和能量的综合应用,板块模型课件篇一：5动量与能量--板块模型(教师版)2021届高三物理重点临界生辅导（5）——动量与能量（一）一、基本模型：1.碰撞模型（含子弹打木块、爆炸反冲）：F内>>F外,动量守恒，注意三种碰撞类型（完全弹性碰撞、非完全弹性碰撞、完全非弹性碰撞）；2.板块模型：摩擦力为内力，F外=0,动量守恒，注意对地位移和相对位移；3.弹簧连接体模型：弹簧弹力为内力，F外=0,动量守恒，注意只有弹簧弹力做功，系统（含弹簧）机械能不变，速度相等时，弹簧长度最短（或最长）.二、综合训练：1.(2021惠州三模35)如图示，滑板A放在水平面上，长度为l?2m，滑块质量mA＝1kg、小滑块（可看成质点）mB＝0.99kg，A、B间粗糙,现有一子弹以V0＝200m/s水平速度向右击中B并留在其中，mC=0.01kg，取g?10m/s2求：(1)子弹C击中B后瞬间，B的速度多大(2)若A与水平面固定，B被子弹击中后恰好滑到A右端静止，求B与A间动摩擦因数μ精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜(3)若A与水平面接触光滑，B与A间动摩擦因数不变，试分析B能否离开A，并求A、B、C系统整个过程损失的机械能.解:(1)子弹C击中B后瞬间，B速度为V1,动量守恒:mcv0?(mB?mC)v1（2分）v1?2m/s（2分）(2)若滑块A与水平面固定，B由运动到静止，位移为s.1(mB?mC)v12（2分）2ff（1分）???N(mB?mC)g代入数据得：??0.1（1分）动能定理有:?fs?0?另解：若滑块A与水平面固定，B由运动到静止，位移为s.v12由牛顿第二定律知：f?(mB?mC)aBC（1分）s?（1分）2aBCff???（1分）N(mB?mC)g代入数据得：??0.1（1分）(3)B、C与A间摩擦力：f??(mC?mB)g?1N（1分）设A、B、C最后共速为v2，由动量守恒:(mB?mC)v1?(mA?mB?mC)v2（2分）精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜v2?1m/s（1分）1122此时B相对A位移为S?，由功能关系知：(mB?mC)v1?(mA?mB?mC)v2?fS?（2分）22S??1m（1分）因S??l，A、B、C最后共速运动，不会分离（1分）2021届高三物理重点临界生辅导（5）第1页（共4页）系统损失的机械能为:Q?1122mCv0?(mA?mB?mC)v2?199(J)（2分）222.（2021广东高考35）如图18，两块相同平板P1，P2置于光滑水平面上，质量均为m。P2的右端固定一轻质弹簧，左端A与弹簧的自由端B相距L。物体P置于P1的最右端，质量为2m且可看作质点。P1与P以共同速度v0向右运动，与静止的P2发生碰撞，碰撞时间极短。碰撞后P1与P2粘连在一起。P压缩弹簧后被弹回并停在A点（弹簧始终在弹性限度内）。P与P2之间的动摩擦因数为μ。求（1）P1、P2刚碰完时的共同速度v1和P的最终速度v2；（2）此过程中弹簧的最大压缩量x和相应的弹性势能Ep。解：（1）p1和p2碰撞动量守恒:mv0=(m+m)v1①得出：v1?图181精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜v02②P在p2上滑行过程p1、p2、p系统动量守恒：2mv0+2mv1=4mv2得出：v2?3v04121212③(2)p1p2p第一次等速弹簧最大压缩量最大，由能量守恒得??2mg(L?x)?Ep?(2m)v02?(2m)v12?(4m)v22p刚进入p2到p1p2p第二次等速时有能量守恒得；??2mg(2L?2x)?(2m)v02?(2m)v12?(4m)v22mv0v由③④得：x?0?LEp?1632?22121212④3.(2021惠州一模36)如图所示，固定的光滑平台左端固定有精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜一光滑的半圆轨道，轨道半径为R，平台上静止放着两个滑块A、B，其质量mA=m，mB=2m，两滑块间夹有少量炸药。平台右侧有一小车，静止在光滑的水平地面上，小车质量M=3m，车长L=2R，车面与平台的台面等高，车面粗糙，动摩擦因数μ=0.2，右侧地面上有一立桩，立桩与小车右端的距离为S，S在0<S<2R的范围内取值，当小车运动到立桩处立即被牢固粘连。点燃炸药后，滑块A恰好能够通过半圆轨道的最高点D，滑块B冲上小车。两滑块都可以看作质点，炸药的质量忽略不计，2爆炸的时间极短，爆炸后两个滑块的速度方向在同一水平直线上，重力加速度为g=10m/s。求：（1）滑块A在半圆轨道最低点C受到轨道的支持力FN。（2）炸药爆炸后滑块B的速度大小VB。（3）请讨论滑块B从滑上小车在小车上运动的过程中，克服摩擦力做的功Wf与S的关系。2021届高三物理重点临界生辅导（5）第2页（共4页）解：（1）、以水平向右为正方向，设爆炸后滑块A的速度大小为VA，滑块A在半圆轨道运动，设到达最高点的速度为VAD，则mAg?m得到VAD?2精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜VADR1分gR1分滑块A在半圆轨道运动过程中，据动能定理：?mAg?2R?得：VA?VAC?1122mAVAD?mAVAC1分225gR2VAC滑块A在半圆轨道最低点：FN?mAg?m1分RVA2得：FN?mAg?mA?6mg1分R（2）、在A、B爆炸过程，动量守恒。则mBVB?mA(?VA）?01分得：VB?mAVA?mB1分2（3）、滑块B滑上小车直到与小车共速，设为V共精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜整个过程中，动量守恒：mBVB?（mB?M）V共1分得：V共?2VB?5gR1分52V共?VB2滑块B从滑上小车到共速时的位移为SB?-2?g?21R1分8小车从开始运动到共速时的位移为S车2V共3??R1分?2mg423m两者位移之差（即滑块B相对小车的位移）为：?S?SB?S车?15R<2R，8即滑块B与小车在达到共速时未掉下小车。1分当小车与立桩碰撞后小车停止，然后滑块B以V共向右做匀减速直线运动，则直到停下来发生的位移为S＇S?/精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜2V共2?g?R1?(L??S)?R所以，滑块B会从小车滑离。1分282021届高三物理重点临界生辅导（5）第3页（共4页）讨论：当0?S?3R时，滑块B克服摩擦力做功为4Wf??2mg(L?s)?0.4mg(2R?S)1分当3R?S?2R4时，滑块B从滑上小车到共速时克服摩擦力做功为Wf1??2mgSB?21mgR1分20然后滑块B以Vt向右做匀减速直线运动，则直到停下来发生的位移为Vt25R>2R所以，滑块会从小车滑离。1分S??2?g2精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜则滑块共速后在小车运动时克服摩擦力做功为Wf2??2mg(L??S)?mgR201分所以，当0?S?3R时，滑块B克服摩擦力做功为411mgR=11mR1分10Wf?Wf1?Wf2?2021届高三物理重点临界生辅导（5）第4页（共4页）篇二：动量和能量基础模型动量和能量基础模型一、碰撞模型1.完全弹性碰撞（碰撞过程无机械能损失，也称为“弹性碰撞”）[模型一]如图所示，水平地面光滑.A小球以速度v0去碰撞静止的B小球，碰撞为弹性碰撞.求碰撞后A、B两小球的速度.分析：A、B碰撞过程动量守恒，机械能无损失，则有：精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜?mAv0?mAvA?mBvB??1其中：vA、vB分别为碰撞后A、B各自的速度11222mAv0?mAvA?mBvB?22?2mA?mB?v??Am?mv0?AB该方程组有固定解：??v?2mAvB0?m?mAB?讨论：(1)当mA?mB时，A小球碰后速度方向不变，如图所示：(2)当mA?mB时，A小球碰后被反向弹回，如图所示：(3)当mA?mB时，A小球碰后，B小球速度变为A小球原来的速度v0，A、B实现“速度交换”，如图所示：1?v??v0?1?A2(4)当mA?mB时，碰后A、B两小球速度大小相等，方向相反.?.如图所示：13?v?vB0?2?[模型二]如图所示，水平地面光滑.A、B两小球以相同大小的速度v0对碰，碰撞为弹性碰撞.mA?3m、mB?m.求碰撞后A、B两小球的速度.分析：A、B碰撞过程动量守恒，机械能无损失，则有：?mAv0?mBv0?mAvA?mBvB?其中：vA、vB分别为碰撞后A、B两小球的速度.?11112222精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜mAv0?mBv0?mAvA?mBvB?222?2式中动量守恒方程默认以A的方向（即总动量的方向）为正方向.该方程组化简得：1)?2v0?3vA?vB.......(?2224v?3v?v......(2)AB?02将(1)式平方，然后加减消元，得：vA?vAvB?0，即：vA(vA?vB)?0?vA?0该方程有两组解：?其中vA??vB不符合动量守恒，舍去.v??vB?A将vA?0代入(1)式中，得vB?2v02.完全非弹性碰撞（碰撞过程械能损失最多，也称为“粘连碰撞”）该种碰撞的特点表现为碰撞后以相同的速度一起向总动量的方向运动.如图所示：(1)两小球发生完全非弹性碰撞(2)两木块发生完全非弹性碰撞(3)子弹打木块碰撞过程动量守恒，有：mAv0?(mA?mB)v共得：v共?碰撞过程中机械能的损失：mA精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜v0mA?mB?E?1122mAv0?(mA?mB)v共(能量是守恒的，实际上，碰撞过程中系统损失的机械能转化为内能)22二、弹簧模型如图所示，水平地面光滑，木块B的一端连接一根轻弹簧处于静止状态，木块A以初速度v0去碰撞B，A、B的质量分别为mA、mB.问题1：弹簧第一次压缩最短时，A、B的速度.分析：从A刚接触弹簧到弹簧第一次压缩最短的过程A、B及弹簧组成的系统水平方向上动量守恒.弹簧压缩最短时，A、B达到共同速度.有：mAv0?(mA?mB)v共v共?mAv0mA?mB问题2：弹簧的最大弹性势能(即弹簧压缩最短时存储的弹性势能).分析：从A刚接触弹簧到弹簧第一次压缩最短的过程A、B及弹簧组成的系统能量守恒，压缩前后，系统动能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量.有：精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜Ep?1122mAv0?(mA?mB)v共22问题3：弹簧第一次恢复原长时，A、B的速度.分析：从A刚接触弹簧到弹簧第一次恢复原长的过程中A、B及弹簧组成的系统动量守恒，能量守恒.有：?mAv0?mAvA?mBvB??111222mAv0?mAvA?mBvB?22?2式中动量守恒方程默认总动量的方向为正方向.其中，vA、vB分别为弹簧第一次恢复原长时A、B两小球的速度.mA?mB?v??Am?mv0?AB该方程组有固定解：??v?2mAvB0?m?mAB?讨论：(1)当mA?mB时，弹簧第一次恢复原长时A的速度方向不变；(2)当mA?mB时，弹簧第一次恢复原长时A被反向弹回；(3)当m?m时，弹簧第一次恢复原长时A的速度为0，B的速度为v，A、B完成“速度交换”.问题4：若A接触弹簧后就与弹簧挂接在一起，则弹簧第一次拉伸最长时的弹性势能为多少?精编WORD文档下载可编缉打印下载文档，远离加班熬夜分析：弹簧第压缩最短或弹簧拉伸最长时，A、B都达到共同速度.整个过程系统水平方向动量守恒，有：mAv0?(mA?mB)v共v共?mAv0mA?mB弹簧拉伸最长时存储的弹性势能与压缩最短时存储的弹性势能相同：Ep?1122mAv0?(mA?mB)v共22三、产热模型[模型一]单向滑动产热如图所示，水平地面光滑.质量为m的滑块A以水平初速度v0滑上质量为M的木板B.木块与木板之间的动摩擦因数为?.设木板足够长.问题1：A、B最终的共同速度.分析：A、B组成的系统水平方向动量守恒，有：mv0?(m?M)v共v共?