2015-2016學(xué)年高二物理人教版選修3-5導(dǎo)學(xué)案第十六章6習(xí)題課動量和能量的綜合應(yīng)用

1、學(xué)案 學(xué)案 6 習(xí)題課：動量和能量的綜合應(yīng)用 習(xí)題課：動量和能量的綜合應(yīng)用[目標(biāo)定位]1.熟練掌握動量守恒定律的運用.2.利用動量守恒定律結(jié)合能量守恒解決相關(guān)功能關(guān)系問題．處理動量和能量結(jié)合問題時應(yīng)注意的問題1．守恒條件：動量守恒條件是 F 合＝0，而機械能守恒條件是 W 外＝0.2．分析重點：動量研究系統(tǒng)的受力情況，而能量研究系統(tǒng)的做功情況．3．表達式：動量為矢量式，能量為標(biāo)量式．4．相互聯(lián)系：沒有必然聯(lián)系，系統(tǒng)動量守恒，其機械能不一

2、定守恒，反之亦然．動量與能量綜合應(yīng)用問題常見的有以下三種模型：一、滑塊—木板模型1．把滑塊、木板看作一個整體，摩擦力為內(nèi)力，在光滑水平面上滑塊和木板組成的系統(tǒng)動量守恒．2．由于摩擦生熱，把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，系統(tǒng)機械能不守恒．應(yīng)由能量守恒求解問題．3．注意：滑塊不滑離木板時最后二者有共同速度．例 1 如圖 1 所示，在光滑的水平面上有一質(zhì)量為 M 的長木板，以速度 v0 向右做勻速直線運動，將質(zhì)量為 m 的小鐵塊輕輕放在木板上的 A 點，

3、這時小鐵塊相對地面速度為零，小鐵塊相對木板向左滑動．由于小鐵塊和木板間有摩擦，最后它們之間相對靜止，已知它們之間的動摩擦因數(shù)為 μ，問：圖 1(1)小鐵塊跟木板相對靜止時，它們的共同速度多大？(2)它們相對靜止時，小鐵塊與 A 點距離多遠(yuǎn)？(3)在全過程中有多少機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？解析 (1)木板與小鐵塊組成的系統(tǒng)動量守恒．以 v0 的方向為正方向，由動量守恒定律得，Mv0＝(M＋m)v′，則 v′＝ .Mv0M＋m1．子彈打木塊的過程很

4、短暫，認(rèn)為該過程內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，則系統(tǒng)動量守恒．2．在子彈打木塊過程中摩擦生熱，系統(tǒng)機械能不守恒，機械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化．3．若子彈不穿出木塊，二者最后有共同速度，機械能損失最多．例 3 如圖 3 所示，在水平地面上放置一質(zhì)量為 M 的木塊，一質(zhì)量為 m 的子彈以水平速度 v 射入木塊(未穿出)，若木塊與地面間的動摩擦因數(shù)為 μ，求：圖 3(1)子彈射入后，木塊在地面上前進的距離；(2)射入的過程中，系統(tǒng)損失的機械能．解析 因子彈未射出，故碰

5、撞后子彈與木塊的速度相同，而系統(tǒng)損失的機械能為初、末狀態(tài)系統(tǒng)的動能之差．(1)設(shè)子彈射入木塊時，二者的共同速度為 v′，取子彈的初速度方向為正方向，則有：mv＝(M＋m)v′，①二者一起沿地面滑動，前進的距離為 x，由動能定理得：－μ(M＋m)gx＝0－ (M＋m)v′2，②12由①②兩式解得：x＝m2v22?M＋m?2μg(2)射入過程中損失的機械能ΔE＝ mv2－ (M＋m)v′2，③1212解得：ΔE＝ .Mmv22?M＋m?答案

6、 (1)(2)m2v22?M＋m?2μgMmv22?M＋m?三、彈簧類模型1．對于彈簧類問題，在作用過程中，系統(tǒng)合外力為零，滿足動量守恒．2．整個過程涉及到彈性勢能、動能、內(nèi)能、重力勢能的轉(zhuǎn)化，應(yīng)用能量守恒定律解決此類問題．3．注意：彈簧壓縮最短時，彈簧連接的兩物體速度相等，此時彈簧彈性勢能最大．例 4 兩物塊 A、B 用輕彈簧相連，質(zhì)量均為 2kg，初始時彈簧處于原長，A、B 兩物塊都以 v＝6m/s 的速度在光滑的水平地面上運動，質(zhì)