习题课1 动量与能量的综合问题 核心素养导学 物理观念 具有与动量及其守恒定律等相关的比较清晰的相互作用观念和能量观念。 科学思维 (1)掌握子弹打木块模型的分析方法。 (2)掌握弹簧类碰撞模型的分析方法。 (3)掌握滑块—木板模型的分析方法。 科学态度与责任 体会动量定理、动量守恒定律在生产、生活中的应用,认识物理与生活和科技的紧密联系,有学习物理、服务社会的志趣。 综合提能(一) 子弹打木块模型 [融通知能] 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。 [典例] 如图所示,一质量为M的木块放在光滑的水平面上,一质量为m的子弹以初速度v0水平打进木块并留在其中,设子弹与木块之间的相互作用力为f。则: (1)子弹、木块的共同速度是多少 (2)过程中的摩擦生热是多少 (3)子弹在木块内运动的时间为多长 (4)子弹、木块相互作用过程中子弹、木块发生的位移以及子弹打进木块的深度分别是多少 尝试解答: [针对训练] 1.(多选)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v0水平射向滑块,若射击下层,子弹刚好不射出,若射击上层,则子弹刚好能射穿一半厚度,如图所示,则上述两种情况相比较,下列说法正确的是 ( ) A.子弹的末速度大小相等 B.系统产生的热量一样多 C.子弹对滑块做的功相同 D.子弹和滑块间的水平作用力一样大 2.(2024·湖北高考)(多选)如图所示,在光滑水平面上静止放置一质量为M、长为L的木块,质量为m的子弹水平射入木块。设子弹在木块内运动过程中受到的阻力不变,其大小f与射入初速度大小v0成正比,即f=kv0(k为已知常数)。改变子弹的初速度大小v0,若木块获得的速度最大,则 ( ) A.子弹的初速度大小为 B.子弹在木块中运动的时间为 C.木块和子弹损失的总动能为 D.木块在加速过程中运动的距离为 综合提能(二) 弹簧类碰撞模型 [融通知能] 1.对于弹簧类碰撞问题,在作用过程中,系统所受合外力为零,满足动量守恒定律。 2.整个过程涉及弹性势能、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.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。 [典例] 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4 kg的物块C静止在前方,如图所示。B与C碰撞后二者会粘在一起运动。则在以后的运动中: (1)当弹簧的弹性势能最大时,物块A的速度为多大 (2)系统中弹性势能的最大值是多少 [针对训练] 1.如图所示,木块A、B的质量均为2 kg,置于光滑水平面上,B与一轻质弹簧的一端相连,弹簧的另一端固定在竖直挡板上,当A以4 m/s的速度向B撞击时,由于有橡皮泥而粘在一起运动,那么弹簧被压缩到最短时,弹簧具有的弹性势能大小为 ( ) A.4 J B.8 J C.16 J D.32 J 2.如图所示,物体A、B的质量分别是mA=4.0 kg、mB=6.0 kg,用轻弹簧相连接放在光滑的水平面上,物体B左侧与竖直墙相接触。另有一个质量为mC=2.0 kg物体C以速度v0向左运动,与物体A相碰,碰后立即与A粘在一起不再分开,然后以v=2.0 m/s的共同速度压缩弹簧,试求: (1)物体C的初速度v0为多大 (2)在B离开墙壁之后,弹簧的最大弹性势能。 综合提能(三) ———滑块—木板”模型 [融通知能] 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,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.滑块不滑离木板时,最后二者有共同速度。 [典例] 如图所示,AB是半径R=0.80 m的光滑圆弧轨道,半径OB竖直,光滑水 ... ...
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