沪科教 课标版_选修3-5_1.2探究动量守恒定律 课件25张PPT

一、动量守恒条件的扩展应用
知识探究
1.动量守恒定律成立的条件：
(1)系统不受外力或所受外力的合力为零；
(2)系统的内力远大于外力.
(3)系统在某一方向上不受外力或所受外力的合力为0；
例1 　一弹丸在飞行到距离地面5m高时仅有水平速度v＝2 m/s，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为3∶1.不计质量损失，取重力加速度g＝10m/s2.则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是(　　)
书上17页2、3题
二、对碰撞问题的理解
例题、质量分别为300 g和200 g的两个物体在无摩擦的水平面上相向运动，速度分别为50 cm/s和100 cm/s.
(1)如果两物体碰撞并粘合在一起，求它们共同的速度大小；
(2)求碰撞后损失的动能；
(3)如果碰撞是弹性碰撞，求两物体碰撞后的速度大小．
(2017·期末) 质量相等的A、B两个球，原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动，A球的速度是6 m/s，B球的速度是－2 m/s，不久A、B两球发生了对心碰撞．对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值，某实验小组的同学们做了很多种猜测，下面的哪一种猜测结果一定无法实现的是(　　)
A．vA′＝－2 m/s，vB′＝6 m/s
B．vA′＝2 m/s，vB′＝2 m/s
C．vA′＝1 m/s，vB′＝3 m/s
D．vA′＝－3 m/s，vB′＝7 m/s
动量守恒、动能不增加，即Ek1＋Ek2≥Ek1′＋Ek2′ 速度要符合情景，不发生二次碰撞
动量与能量综合应用问题常见的有以下三种模型：
一、滑块—木板模型
1．把滑块、木板看作一个整体，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，把机械能转化为内能，系统机械能不守恒．应由能量守恒求解问题．
3．注意：滑块不滑离木板时最后二者有共同速度．
知识探究
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的合外力为零，而机械能守恒条件是只有重力(或弹力)做功，其它力不做功．
2．分析重点：动量守恒定律分析系统的受力情况，而能量研究系统的力的做功情况．
3．表达式：动量守恒为矢量式，能量守恒为标量式．
4．相互联系：没有必然联系，系统动量守恒，其机械能不一定守恒，反之系统机械能守恒，动量不一定守恒．`
　如图1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：
图1
(1)小铁块跟木板相对静止时，它们的共同速度多大？
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，
(2)它们相对静止时，小铁块与A点距离多远？
(3)在全过程中有多少机械能转化为内能？
解析 由能量守恒定律可得，
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，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．
例3 　如图3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：
图3
(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．
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′，①
二者一起沿地面滑动，前进的距离为x，由动能定理得：
(2)射入的过程中，系统损失的机械能．
解析 射入过程中损失的机械能
三、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，满足动量守恒．
2．整个过程涉及到弹性势能、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．
例4 　两物块A、B用轻弹簧相连，质量均为2 kg，初始时弹簧处于原长，A、B两物块都以v＝6 m/s的速度在光滑的水平地面上运动，质量为4 kg的物块C静止在前方，如图4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：
图4
(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，(mA＋mB)v＝(mA＋mB＋mC)·vABC，
答案　3 m/s　
(2)系统中弹性势能的最大值是多少？
答案　12 J
1
2
3
4
答案　BD
2．(子弹打木块模型)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6所示，上述两种情况相比较(　　)
1
2
3
4
图6
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
1
2
3
4
1
2
3
4
答案　AC
3．(弹簧类模型)如图7所示，位于光滑水平桌面上的小滑块P和Q均可视为质点，质量均为m，Q与轻质弹簧相连并处于静止状态，P以初速度v向Q运动并与弹簧发生作用．求整个过程中弹簧的最大弹性势能．
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2
3
4
图7
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2
3
4
解析　P和Q速度相等时，弹簧的弹性势能最大，由动量守恒得mv＝2mv共