《【新步步高】2015-2016學(xué)年高中物理第十六章動量守恒定律習(xí)題課動量和能量觀點的綜合應(yīng)用學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《【新步步高】2015-2016學(xué)年高中物理第十六章動量守恒定律習(xí)題課動量和能量觀點的綜合應(yīng)用學(xué)案（13頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、習(xí)題課 動量和能量觀點的綜合應(yīng)用目標(biāo)定位1.進一步熟練應(yīng)用動量守，rf定律的解題方法.2.綜合應(yīng)用動量和能量觀點解決力學(xué)問題.尹預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)梳理,識記點撥解決力學(xué)問題的三個基本觀點i 力的觀點：主要應(yīng)用牛頓運動定律和運動學(xué)公式相結(jié)合,常涉及受力，加速或勻變速運動的問題.2 .動量的觀點：主要應(yīng)用動量定理或動量守恒定律求解.常涉及物體的受力和時間問題，以及相互 作用的物體系問題.3 .能量的觀點：在涉及單個物體的受力和位移問題時，常用動能定理分析;在涉及物體系內(nèi)能量的 轉(zhuǎn)化問題時，常用能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律.尹 課堂講義 埋解,深化探究一、爆炸類問題解決爆炸類問題時，要抓住以下三個特征：1 .動量守恒
2、：由于爆炸是在極短的時間內(nèi)完成的，爆炸物體間的相互作用力遠大于受到的外力，所以在爆炸過程中，系統(tǒng)的動量守恒.2 .動能增加：在爆炸過程中，由于有其他形式的能量(如化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為動能，因此爆炸后系統(tǒng)的總動能增加.3 .位置不變：爆炸的時間極短，因而作用過程中，物體產(chǎn)生的位移很小，一般可忽略不計，可以認為爆炸后，物體仍然從爆炸的位置以新的動量開始運動.【例1】從某高度自由下落一個質(zhì)量為 M的物體，當(dāng)物體下落 h時，突然炸裂成兩塊，已知質(zhì)量為m的一塊碎片恰能沿豎直方向回到開始下落的位置，求：(1)剛炸裂時另一塊碎片的速度；(2)爆炸過程中有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為彈片的動能？M+ m 答案 0)Ml-m2g
3、h，方向豎直向下(2) 2( mv M V2 +2.(MH m ghM- m解析 (1) M下落 h 后：Mgh= ；M2, v2=-2gh爆炸時動量守恒：Mv= mv+ (M- m) v,M+ m 一v =MTmgh方向豎直向下一 121 ，21.2AE = 2mv + 2(M- m)v -2Mv= 2(m- Mv2+_ _2 .(M+ mj) ghM- m(2)爆炸過程中轉(zhuǎn)化為動能的化學(xué)能等于系統(tǒng)動能的增加量，即7、滑塊滑板模型1 .把滑塊、滑板看作一個整體， 摩擦力為內(nèi)力，則在光滑水平面上滑塊和滑板組成的系統(tǒng)動量守恒.2 .由于摩擦生熱，把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，則系統(tǒng)機械能不守恒.應(yīng)由能量守
4、恒求解問題.3 .注意滑塊若不滑離木板，最后二者具有共同速度.【例2】如圖1所示，光滑水平面上一質(zhì)量為M長為L的木板右端緊靠豎直墻壁.質(zhì)量為 m的小滑塊(可視為質(zhì)點)以水平速度v0滑上木板的左端，滑到木板的右端時速度恰好為零.(1)求小滑塊與木板間的摩擦力大小;然后向左(2)現(xiàn)小滑塊以某一速度 v滑上木板的左端，滑到木板的右端時與豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞, 運動，剛好能夠滑到木板左端而不從木板上落下，試求的值.voj圖1心/ mv2M+ m日木元:解析(1)小滑塊以水平速度 vo右滑時，有：12Ff L= 0 2mv2 mv 解得Ff=2L 1.1.(2)小滑塊以速度v滑上木板到運動至碰墻時速度為
5、 v1,則有FfL=2mv 2mv滑塊與墻碰撞后至向左運動到木板左端，此時滑塊、木板的共同速度為v2,則有 mv= (m+ M) v212122M+ mMFfL=mv2(m+ M)V2上述四式聯(lián)立，解得-V0三、子彈打木塊模型1 .子彈打木塊的過程很短暫，認為該過程內(nèi)力遠大于外力，則系統(tǒng)動量守恒.2 .在子彈打木塊過程中摩擦生熱，則系統(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，則二者最后有共同速度，機械能損失最多.圖2如圖2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)為科，求：(1)子彈射入后，木塊在地面上前
6、進的距離；(2)射入的過程中，系統(tǒng)損失的機械能. 2 22公mvMmv昌木 (1) 2 (加 n) 2dg (2) 27M mT解析 因子彈未射出，故此時子彈與木塊的速度相同，而 系統(tǒng)的機械能損失為初、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= (MT n)v,二者一起沿地面滑動，前進的距離為s,由動能定理得:1, 2 _(m n) gs= 0-2(M+ n) v ,2 2由兩式解得:mvs =2 (出m(2)射入過程中的機械能損失1 2 12A E= 2mv-2(M+ m)vz , d2解得:MmvA E2(Mi m)四、彈簧
7、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，此時彈簧最短，具有最大彈性勢能.【例4，-? 產(chǎn)z-產(chǎn)/ 箝？ 善產(chǎn)圖3如圖3所示，A B、C三個木塊的質(zhì)量均為 m置于光滑的水平面上，B C之間有一輕質(zhì)彈簧，彈簧的兩端與木塊接觸而不固連.將彈簧壓緊到不能再壓縮時用細線把B和C緊連，使彈簧不能伸展，以至于B、C可視為一個整體.現(xiàn)A以初速vo沿R C的連線方向朝 B運動，與B相碰并粘合在一起.以 后細線突然斷開，彈簧伸展，從而使C與A
8、、B分離.已知C離開彈簧后的速度恰為 V0.求彈簧釋放的勢能.答案 1mV 3解析 設(shè)碰后A、B和C的共同速度的大小為 v,由動量守恒定律得3mv= mv 設(shè)C離開彈簧時，A、B的速度大小為vi,由動量守恒得3mv= 2mv+mvo設(shè)彈簧的彈性勢能為 EP,從細線斷開到 C與彈簧分開的過程中機械能守恒，有 121212 2(3 m v + &=2(2 m Vi + mv 1 2由式得，彈簧所釋放的勢能為b = mv.3h對點練習(xí) 二鞏固“應(yīng)用 反饋爆炸類問題1. 一彈丸在飛行到距離地面5 m高時僅有水平速度 v = 2 m/s ,爆炸成為甲、乙兩塊水平飛出，甲、乙的質(zhì)量比為3： 1,不計質(zhì)量損
9、失，重力加速度g取10 m/s2,則下列圖中兩塊彈片飛行的軌跡可能正確的是()答案 B31. 一一.解析 彈丸在爆炸過程中，水平萬向的動重寸恒，有 mv=4mv甲+ mv乙，解得4V0= 3v甲+ v乙，爆炸 后兩塊彈片均做平拋運動，豎直方向有 h=1gt2,水平方向?qū)?、乙兩彈片分別有 x甲=v甲1 , *乙=v乙t,代入各圖中數(shù)據(jù)，可知 B正確.滑塊一滑板類模型2.肘回小J.1生如圖4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，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
10、對靜止，已知它們之間的動摩擦因數(shù)為科，問：(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？(3)在全過程中有多少機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？ MMvMmv昌木 (1) M+m70 (2) 2. (M+ g g (3) 2 (M rr)解析(1)小鐵塊放到長木板上后，由于他們之間有摩擦，小鐵塊做加速運動，長木板做減速運動,最后達到共同速度，一起勻速運動.設(shè)達到的共同速度為v.由動量守恒定律得：Mv= ( M r) v /口 M解信v=而v0.(2)設(shè)小鐵塊距 A點的距離為L,由能量守恒定律得mgL= 2Mv-2( M-F r) v解得：L=mv2( m+ m
11、 g全過程所損失的機械能為2L 1212 MmvAE= 2Mv2（火 m）v=2 （加 n）子彈打木塊類模型3.如圖5所示，在光滑水平面上放置一質(zhì)量為M的靜止木塊，一質(zhì)量為 m的子彈以水平速度 V0射向木塊，穿出后子彈的速度變?yōu)?vi,求木塊和子彈所構(gòu)成的系統(tǒng)損失的機械能.m 2 22_答案 2MMv。一vi) mv。一vi)V2,則有：mv=mv+Mv 得：V2解析 取子彈與木塊為系統(tǒng)，系統(tǒng)的動量守恒，設(shè)木塊獲得速度為 m (v。一 v。= M ，由能量守恒定律得系統(tǒng)損失的機械能為121212A E= 2mv 2mv 2Mvm 22.,. 2,= 2MMvv1） Mv。v1） 彈簧類模型4.
12、如圖6所示，木塊A B的質(zhì)量均為2 kg,置于光滑水平面上,B與一輕質(zhì)彈簧的一端相連，彈簧的由于有橡皮泥而粘在一起運動，那么另一端固定在豎直擋板上，當(dāng)A以4 m/s的速度向B撞擊時,彈簧被壓縮到最短時，彈簧具有的彈性勢能大小為()A. 4 J B .8 J C . 16 J D . 32 J答案 B解析 A、B在碰撞過程中動量守恒，碰后粘在一起共同壓縮彈簧的過程中機械能守恒.由碰撞過程mva中動重寸恒得 mvA= (ra+nB)v,代入數(shù)據(jù)解得 v=一一 = 2 m/s ,所以碰后 A、B及彈黃組成的系統(tǒng) mA + Mb的機械能為2(m+ m)v2=8 J,當(dāng)彈簧被壓縮至最短時，系統(tǒng)的動能為0
13、,只有彈性勢能，由機械能守恒得此時彈簧的彈性勢能為8 J.題組訓(xùn)練 解疑糾偏檢測（時間：60分鐘）題組一對動量守恒和機械能守恒的進一步認識1.A圖7如圖7所示的裝置中，木塊 B與水平桌面間的接觸是光滑的，子彈A沿水平方向射入木塊后留在木塊內(nèi)，將彈簧壓縮到最短.現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象（系統(tǒng)），則此系統(tǒng)在從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短的整個過程中（）A.動量守恒、機械能守恒 B.動量不守恒、機械能不守恒 C.動量守恒、機械能不守恒 D.動量不守恒、機械能守恒 答案 B 解析 在子彈射入木塊時，存在劇烈摩擦作用，有一部分能量將轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機械能不守恒.實際 上，在子彈射入木塊這
14、一瞬間過程，取子彈與木塊為系統(tǒng)則可認為動量守恒（此瞬間彈簧尚未形變）.子彈射入木塊后木塊壓縮彈簧過程中，機械能守恒，但動量不守恒（墻壁對彈簧的作用力是系統(tǒng)外力，且外力不等于零）.若以子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象（系統(tǒng)），從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短時，有摩擦力做功，機械能不守恒，彈簧固定端墻壁對彈簧有外力作用，因 此動量不守恒.故正確答案為 B. 2. （2014 廣東佛山高二期末 ）兩位同學(xué)穿旱冰鞋，面對面站立不動，互推后向相反的方向運動，不計摩擦阻力，下列判斷正確的是（）A.互推后兩同學(xué)總動量增加B.互推后兩同學(xué)動量大小相等，方向相反C.分離時質(zhì)量大的同學(xué)的速度小一些D.互推
15、過程中機械能守恒答案 BC解析 以兩人組成的系統(tǒng)為研究對象，豎直方向所受的重力和支持力平衡，合力為零，水平方向上不受外力，故系統(tǒng)的動量守恒，原來的總動量為零，互推后兩同學(xué)的總動量保持為零，則兩同學(xué)的動量大小相等，方向相反，故 A錯誤，B正確；根據(jù)動量守恒得 Mvmv=0可見，分離時速度與質(zhì)量成反比，即質(zhì)量大的同學(xué)的速度小，故 C正確；互推過程中作用力和反作用力對兩同學(xué)做正功，系統(tǒng)總動能增加，故機械能不守恒，故D錯誤.3.9所示，具有初動質(zhì)量相等的三個物塊在一光滑水平面上排成一直線，且彼此隔開一定距離，如圖能日的第1個物塊向右運動，依次與其余兩個靜止物塊發(fā)生碰撞，最后這三個物塊粘在一起，這個整體
16、的動能為（）2EE）A. E)B. T C. i D.答案解析碰撞中動量守恒八vV0mv=3mv,解得 vi = w(D 312Eo=2mv 一，12R =2x 3mv由得E =E題組二滑塊一滑板模型、子彈打木塊模型4.圖10質(zhì)量為M內(nèi)壁間距為L的箱子靜止于光滑的水平面上，箱子中間有一質(zhì)量為m的小物塊，小物塊與箱子底板間的動摩擦因數(shù)為小初始時小物塊停在箱子正中間，如圖 10所示.現(xiàn)給小物塊一水平向右的初速度 v,小物塊與多i壁碰撞 N次后恰又回到箱子正中間，并與箱子保持相對靜止.設(shè)碰撞都是彈性的，則整個過程中，系統(tǒng)損失的動能為A. ：mV B.21 mM 22m M v4811C.Nji mg
17、L D . Nlji mgL答案 BD解析根據(jù)動量守恒，小物塊和箱子的共同速度mv 1c 1而 損失的動股AR=2mv-w(W mv1 mM2m Mv2,所以B正確；根據(jù)能量守恒，損失的動能等于因摩擦產(chǎn)生的熱量，而計算熱量的方法是摩擦力乘以相對位移，所以 AR=NfL=N mgL可見D正確.5.矩形滑塊由不同材料的上、下兩層粘合在一起組成，將其放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈以速度v水平射向滑塊，若射擊下層，子彈剛好不射出.若射擊上層，則子彈剛好能射進一半厚度，如圖11所示，上述兩種情況相比較 ()A.子彈對滑塊做的功一樣多B.子彈對滑塊做的功不一樣多C.系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量一樣多D.系統(tǒng)產(chǎn)生的熱
18、量不一樣多答案 AC解析 兩次都沒射出，則子彈與滑塊最終達到共同速度，設(shè)為v共，由動量守恒定律可得 mv= (M+m)v共，得v共=；子彈對滑塊所做的功等于滑塊獲得的動能，故選項A正確；系統(tǒng)損失的機械能轉(zhuǎn)化為熱量，故選項 C正確.M圖12如圖12所示，一不可伸長的輕質(zhì)細繩，靜止地懸掛著質(zhì)量為M的木塊，一質(zhì)量為 m的子彈，以水平速度V0擊中木塊，已知 M= 9m,不計空氣阻力.問：（1）如果子彈擊中木塊后未穿出（子彈進入木塊時間極短），在木塊上升的最高點比懸點O低的情況下，木塊能上升的最大高度是多少？（設(shè)重力加速度為g）Vo、（2）如果子彈在極短時間內(nèi)以水平速度彳穿出木塊，則在這一過程中子彈、木
19、塊系統(tǒng)損失的機械能是 多少？2_Vo7 o答案麗（2）nmv解析（1）因為子彈與木塊作用時間極短，子彈與木塊間的相互作用力遠大于它們的重力，所以子彈與木塊組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，設(shè)子彈與木塊開始上升時的速度為V1,則mo=（m- MV1所以V1=/.因不計空氣阻力，所以系統(tǒng)上升過程中機械能守恒，設(shè)木塊上升的最大高度為h,則2（m+22一V0M）V1=（m+ Mgh,解得 h= 200-（2）子彈射穿木塊前后，子彈與木塊組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒，設(shè)子彈穿出時木塊的速度為V2,貝U mv=m（ i；+ Mv,解得V2=112vo在這一過程中子彈、木塊系統(tǒng)損失的機械能為12一二 mV= ymV
20、216題組三彈簧類模型7.圖13如圖13所示，A、B兩個木塊用輕彈簧相連接，它們靜止在光滑水平面上,A和B的質(zhì)量分別是99m和100m, 一顆質(zhì)量為 m的子彈以速度vo水平射入木塊 A內(nèi)沒有穿出，則在以后的過程中彈簧彈性勢能的最大值為（）mv0 m299mV 199mVA. 400, B. 200, C. 200 D. 400答案 A解析 子彈打木塊 A,動量守恒，有12 1mv= 100mv = 200mv,彈性勢能的最大值曰=萬x I00mv 2 x2200mv=2 mv 400圖14如圖14所示，光滑水平直軌道上有三個質(zhì)量均為m的物塊 A B CB的左側(cè)固定一輕彈簧(彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不
21、計).設(shè)A以速度v。朝B運動，壓縮彈簧，當(dāng) A、B速度相等時，B與C恰好相碰并 粘接在一起，然后繼續(xù)運動.假設(shè) B和C碰撞過程時間極短.求從 A開始壓縮彈簧直至與彈簧分離 的過程中，(1)整個系統(tǒng)損失的機械能；(2)彈簧被壓縮到最短時的彈性勢能. 1213 2答案(1)而0 (2) 48miv解析(1)從A壓縮彈簧到A與B具有相同速度V1時，對A B與彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒，有mv= 2mv此時B與C發(fā)生完全非彈性碰撞，設(shè)碰撞后的瞬時速度為v2,損失的機械能為B B, C組成的系統(tǒng)，由動量守恒和能量守恒得mv = 2mv -mv= A E+ -(2 m) v22212_聯(lián)立式，得AE=而md(
22、2)由式可知，v2v1, A將繼續(xù)壓縮彈簧，直至 A B C三者速度相同，設(shè)此速度為 v3,此時彈簧被壓縮到最短，其彈性勢能為Ep,由動量守恒和能量守恒得：mv= 3mv12J、2 公2mv A E= 2(3 nj v3+ Ep聯(lián)立式得5= -rmv題組四動量和能量的綜合應(yīng)用9.一 .1 .如圖15所不，帶有半徑為 R的4光滑圓弧的小車其質(zhì)量為M置于光滑水平面上，一質(zhì)量為m的小球從圓弧的最頂端由靜止釋放，則球離開小車時，球和車的速度分別為多少？答案2MgR方向水平向左 Wm2n2gRaJm （火n），萬向水平向右解析 球和車組成的系統(tǒng)雖然總動量不守恒，但在水平方向動量守恒，且全過程滿足機械能守
23、恒，設(shè)球車分離時，球的速度為vi,方向水平向左，車的速度為 V2,方向水平向右，則：mv Mw=0,mgR= ；mV+ ；MV /口 2MgR2mgR解倚v7M （出m）.10.如圖16所示，一條軌道固定在豎直平面內(nèi)，粗糙的ab段水平，bcde段光滑，cde段是以O(shè)為圓心，R為半徑的一小段圓弧，可視為質(zhì)點的物塊A和B緊靠在一起，靜止于 b處，A的質(zhì)量是B的3倍.兩物塊在足夠大的內(nèi)力作用下突然分離，分別向左、右始終沿軌道運動.B到d點時速度沿水 3平方向，此時軌道對B的支持力大小等于 B所受重力的4. A與ab段的動摩擦因數(shù)為 科，重力加速度 為g,求:圖16（1）物塊B在d點的速度大小 v；（
24、2）物塊A滑行的距離s.- gR R答案（1）工 （2）解析（1） B物體在d點，由受力分析得:mg-3mg= mR,解得 v=2R(2) B物塊從b到d過程中，由機械能守恒得:；mV=mgRb gmVA B物塊分離過程中，動量守恒，即有：3mv= mBA物塊減速運動到停止，由動能定理得12-3mgs= 0 /X 3mvR聯(lián)立以上各式解得：s=. 811.圖17如圖17所示，質(zhì)量 m=0.3 kg的小車靜止在光滑的水平面上，車長L=1.5 m,現(xiàn)有質(zhì)量 m= 0.2 kg可視為質(zhì)點的物塊，以水平向右的速度vo=2 m/s從左端滑上小車，最后在車面上某處與小車保持2 .一相對靜止.物塊與車面間的
25、動摩擦因數(shù)科=0.5 ,取g=10 m/s ,求：(1)物塊在車面上滑行的時間t;(2)要使物塊不從小車右端滑出，物塊滑上小車左端的速度v。不超過多少.答案 (1)0.24 s (2)5 m/s解析(1)設(shè)物塊與小車共同速度為v,以水平向右為正方向，根據(jù)動量守，ff定律有：mvo=(m+m)vVo- V設(shè)物塊與車面間的滑動摩擦力大小為F,對物塊應(yīng)用牛頓運動定律有：F= m2 p,又F=科mg,-mv。，一解得t =,代入數(shù)據(jù)得t = 0.24 s.(m+m) g(2)要使物塊恰好不從車面滑出，須使物塊到達車面最右端時與小車有共同的速度，設(shè)其為v,則nw0 =(m+m)v,由功能關(guān)系有：1, 2 1、，2.2mv0 =2(m+n2)v +m2gL代入數(shù)據(jù)解得v0 =5 m/s,故要使物塊不從車右端滑出，物塊滑上小車左端的速度v不超過5 m/s.13
【新步步高】2015-2016學(xué)年高中物理第十六章動量守恒定律習(xí)題課動量和能量觀點的綜合應(yīng)用學(xué)案
