高中物理 第1章 碰撞與動(dòng)量守恒學(xué)案 滬科版選修35

《高中物理 第1章 碰撞與動(dòng)量守恒學(xué)案 滬科版選修35》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 第1章 碰撞與動(dòng)量守恒學(xué)案 滬科版選修35（6頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1章 碰撞與動(dòng)量守恒一、多物體作用，注意選取系統(tǒng)1動(dòng)量守恒定律成立的條件：(1)系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零；(2)系統(tǒng)在某一方向上不受外力或所受合外力為0；(3)系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力2動(dòng)量守恒定律的研究對(duì)象是系統(tǒng)選擇多個(gè)物體組成的系統(tǒng)時(shí)，必須合理選擇系統(tǒng)，然后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行受力分析，分清內(nèi)力與外力，從而判斷所選系統(tǒng)是否符合動(dòng)量守恒的條件圖1例1質(zhì)量為M和m0的滑塊用輕彈簧連接，以恒定速度v沿光滑水平面運(yùn)動(dòng)，與位于正對(duì)面的質(zhì)量為m的靜止滑塊發(fā)生碰撞，如圖1所示，碰撞時(shí)間極短，在此過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()AM、m0、m速度均發(fā)生變化，碰后分別為v1、v2、v3，且滿足(Mm0)vMv1mv2m

2、0v3Bm0的速度不變，M和m的速度變?yōu)関1和v2，且滿足MvMv1mv2Cm0的速度不變，M和m的速度都變?yōu)関，且滿足Mv(Mm)vDM、m0、m速度均發(fā)生變化，M和m0的速度都變?yōu)関1，m的速度變?yōu)関2，且滿足(Mm0)v(Mm0)v1mv2答案BC解析M和m碰撞時(shí)間極短，在極短的時(shí)間內(nèi)彈簧形變極小，可忽略不計(jì)，因而m0在水平方向上沒(méi)有受到外力作用，動(dòng)量不變(速度不變)，可以認(rèn)為碰撞過(guò)程中m0沒(méi)有參與，只涉及M和m，故選項(xiàng)A錯(cuò)，選項(xiàng)B正確由于水平面光滑，彈簧形變極小，所以M和m組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，兩者碰撞后可能具有共同速度，也可能分開(kāi)，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)所以只有B、C正確二、多

3、過(guò)程問(wèn)題，合理選擇初末狀態(tài)對(duì)于由多個(gè)物體組成的系統(tǒng)，由于物體較多，作用過(guò)程較為復(fù)雜，這時(shí)往往要根據(jù)作用過(guò)程中的不同階段，將系統(tǒng)內(nèi)的物體按作用的關(guān)系分成幾個(gè)小系統(tǒng)，對(duì)不同階段、不同的小系統(tǒng)準(zhǔn)確選取初、末狀態(tài)，分別列動(dòng)量守恒定律方程求解圖2例2兩塊厚度相同的木塊A和B，緊靠著放在光滑的水平面上，其質(zhì)量分別為mA0.5 kg，mB0.3 kg，它們的下底面光滑，上表面粗糙；另有一質(zhì)量mC0.1 kg的滑塊C(可視為質(zhì)點(diǎn))，以vC25 m/s的速度恰好水平地滑到A的上表面，如圖2所示，由于摩擦，滑塊最后停在木塊B上，B和C的共同速度為3.0 m/s，求：(1)木塊A的最終速度vA；(2)滑塊C離開(kāi)A時(shí)

4、的速度vC.解析這是一個(gè)由A、B、C三個(gè)物體組成的系統(tǒng)，以該系統(tǒng)為研究對(duì)象，當(dāng)C在A、B上滑動(dòng)時(shí)，A、B、C三個(gè)物體間存在相互作用，但在水平方向上不存在其他外力作用，因此系統(tǒng)的動(dòng)量守恒(1)當(dāng)C滑上A后，由于有摩擦力作用，將帶動(dòng)A和B一起運(yùn)動(dòng)，直到C滑上B后，A、B兩木塊分離，分離時(shí)木塊A的速度為vA.最后C相對(duì)靜止在B上，與B以共同速度vB3.0 m/s運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)量守恒定律有：mCvCmAvA(mBmC)vB.所以vA m/s 2.6 m/s.方向與vC相同(2)C離開(kāi)A時(shí)的速度為vC，B與A的速度同為vA，我們?cè)僖訠、C為系統(tǒng)，C滑上B后與A分離，C、B系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒由動(dòng)量守恒定律有

5、：mBvAmCvC(mBmC)vB所以vC m/s 4.2 m/s.方向與vC相同答案(1)2.6 m/s，方向與vC相同(2)4.2 m/s，方向與vC相同三、碰撞中的臨界問(wèn)題相互作用的兩個(gè)物體在很多情況下皆可當(dāng)作碰撞處理，那么對(duì)相互作用中兩物體相距恰“最近”、相距恰“最遠(yuǎn)”或恰上升到“最高點(diǎn)”等一類臨界問(wèn)題，求解的關(guān)鍵都是“速度相等”1涉及彈簧類的臨界問(wèn)題：對(duì)于由彈簧組成的系統(tǒng)，在物體間發(fā)生相互作用的過(guò)程中，當(dāng)彈簧被壓縮到最短或拉伸到最長(zhǎng)時(shí)，彈簧兩端的兩個(gè)物體的速度必然相等2涉及相互作用最大限度類的臨界問(wèn)題：在物體滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的過(guò)程中，由于物體間彈力的作用，斜面在水平方

6、向上將做加速運(yùn)動(dòng)，物體滑到斜面上最高點(diǎn)的臨界條件是物體與斜面沿水平方向具有共同的速度，物體在豎直方向上的分速度等于零3子彈打木塊類的臨界問(wèn)題：子彈剛好擊穿木塊的臨界條件為子彈穿出時(shí)的速度與木塊的速度相同4滑塊木板模型的臨界問(wèn)題：滑塊在光滑木板上滑行的距離最遠(yuǎn)時(shí)，滑塊和木板的速度相同圖3例3一輕質(zhì)彈簧，兩端各連接質(zhì)量均為m的滑塊A和B，靜放在光滑水平面上，滑塊A被水平飛來(lái)的質(zhì)量為、速度為v0的子彈擊中且沒(méi)有穿出(如圖3所示)，求：(1)擊中瞬間，A和B的速度各多大？(2)以后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈簧的最大彈性勢(shì)能解析(1)子彈擊中滑塊A的瞬間，時(shí)間極短，彈簧還未來(lái)得及發(fā)生形變，因此vB0.子彈和滑塊A組成

7、的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒(因子彈和滑塊間有摩擦阻力)根據(jù)動(dòng)量守恒定律得：v0(m)vA，即vAv0.(2)子彈射入滑塊A后，滑塊A以獲得的速度向右運(yùn)動(dòng)，彈簧被壓縮，A、B分別受到方向相反的彈力作用，A做減速運(yùn)動(dòng)，B做加速運(yùn)動(dòng)，在兩者速度達(dá)到相等前，彈簧一直被壓縮，在兩者速度相等時(shí)，彈簧彈性勢(shì)能最大v0(mm)v，則vv0，E(m)v(mm)v2mv.答案(1)vAv0vB0(2)mv1質(zhì)量為1 kg的物體在離地面高5 m處自由下落，正好落在以5 m/s的速度沿光滑水平面勻速行駛的裝有沙子的小車中，車和沙子的總質(zhì)量為4 kg，當(dāng)物體與小車相對(duì)靜止后，小車的速度為()A3 m/s B4 m/s

8、 C5 m/s D6 m/s答案B解析物體落入沙子中，系統(tǒng)沿水平方向動(dòng)量守恒，由(Mm)vMv0可得小車最終速度v4 m/s.圖42如圖4所示，小車放在光滑水平面上，A、B兩人站在車的兩端，這兩人同時(shí)開(kāi)始相向行走，發(fā)現(xiàn)車向左運(yùn)動(dòng)，分析小車運(yùn)動(dòng)的原因可能是()AA、B質(zhì)量相等，但A比B的速率大BA、B質(zhì)量相等，但A比B的速率小CA、B速率相等，但A比B的質(zhì)量大DA、B速率相等，但A比B的質(zhì)量小答案AC解析兩人及車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，選向右的方向?yàn)檎较?，則mAvAmBvBmCvC0，得mAvAmBvB0.所以A、C正確圖53.如圖5所示，位于光滑水平桌面上的小滑塊P和Q都可視作質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)量相等Q與

9、輕質(zhì)彈簧相連設(shè)Q靜止，P以某一初速度向Q運(yùn)動(dòng)并與彈簧發(fā)生碰撞在整個(gè)碰撞過(guò)程中，彈簧具有的最大彈性勢(shì)能等于()AP的初動(dòng)能 BP的初動(dòng)能的CP的初動(dòng)能的 DP的初動(dòng)能的答案B解析當(dāng)兩者速度相等時(shí)，彈簧最短，彈性勢(shì)能達(dá)到最大設(shè)P的初速度為v，兩者質(zhì)量都為m，彈簧最短時(shí)兩者的共同速度為v，彈簧具有的最大彈性勢(shì)能為Ep.根據(jù)動(dòng)量守恒，有mv2mv，根據(jù)能量守恒，有mv22mv2Ep.以上兩式聯(lián)立求得Epmv2.可見(jiàn)彈簧具有的最大彈性勢(shì)能等于滑塊P原來(lái)動(dòng)能的一半，B選項(xiàng)正確圖64.放在光滑水平面上的質(zhì)量為M的滑塊，其上表面是光滑曲面質(zhì)量為m的物體以水平速度v0進(jìn)入滑塊的上表面，如圖6所示物體并未從滑塊上

10、端飛出，求：(1)物體上升的最大高度(2)物體滑下與滑塊脫離時(shí)的速度大小答案(1)(2)解析物體沖上曲面后，物體與曲面組成的系統(tǒng)，在豎直方向上受到重力和地面對(duì)系統(tǒng)的支持力作用支持力與重力不平衡，因此在物體上升的過(guò)程中系統(tǒng)豎直方向上的動(dòng)量不守恒由類似分析知，物體返回過(guò)程中系統(tǒng)豎直方向上的動(dòng)量也不守恒但是整個(gè)系統(tǒng)在水平方向不受任何外力作用，根據(jù)動(dòng)量守恒的獨(dú)立性可知，整個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒(1)設(shè)物體上升的最大高度為H，兩者的共同速度為v，則有mv0(Mm)v，mv(Mm)v2mgH聯(lián)立解得：H(2)設(shè)物體脫離滑塊時(shí)，兩者的速度分別為v1、v2，則有mv0mv1Mv2，mvmvMv聯(lián)立解得：v16EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375