【学霸笔记：同步精讲】05 第一章 素养提升课(一) 三类“碰撞”模型 课件--高中粤教版物理选择性必修第一册

(课件网) 现代文阅读Ⅰ 把握共性之“新”　打通应考之“脉” 第一章　动量和动量守恒定律 素养提升课(一)　三类“碰撞”模型 [学习目标]　1．会处理含有弹簧类的问题，并进行相关计算．2．会处理含有斜面或曲面的问题，并进行相关计算．3．会用动量和能量的观点处理板块问题，并进行相关计算． 模型图示 关键能力·情境探究达成 类型1�———�滑块—弹簧”碰撞模型 模型特点 (1)两个或两个以上的物体与弹簧相互作用的过程中，若系统所受外力的矢量和为零，则系统动量守恒 (2)在能量方面，由于弹簧形变会使弹性势能发生变化，系统的总动能将发生变化；若系统所受的外力和除弹簧弹力以外的内力不做功，系统机械能守恒 (3)弹簧处于最长(最短)状态时两物体速度相等，弹性势能最大，系统总动能最小(完全非弹性碰撞拓展模型) (4)弹簧恢复原长时，弹性势能为零，系统动能最大(完全弹性碰撞拓展模型，相当于碰撞结束时) 【典例1】　如图甲所示，一质量为0.2 kg的物块B与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上，物块A向右运动．已知t＝0时A刚与弹簧接触，t1时弹簧压缩至最短，此过程A、B的 v-t 图像如图乙所示，弹簧始终处于弹性限度内，求： (1)物块A的质量； (2)此过程中，弹簧弹性势能的最大值； (3)当弹簧恢复至原长的瞬间，物块A的速度． [解析]　(1)物块A、B及弹簧组成的系统动量守恒，根据动量守恒定律可知 mAv1＝(mA＋mB)v共 由题图乙知v1＝1.2 m/s，v共＝1.0 m/s 解得mA＝1 kg． (2)当弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，由机械能守恒定律可得 ＝ 代入数据解得Ep＝0.12 J． (3)从物块A刚与弹簧接触到弹簧恢复至原长的过程中，物块A、B与弹簧组成的系统动量守恒、机械能守恒，则 mAv1＝mAv′1＋mBv′2 ＝ 代入数据解得v′1＝0.8 m/s． [答案]　(1)1 kg　(2)0.12 J　(3)0.8 m/s 【典例2】　如图所示，粗细均匀的光滑直杆竖直固定在地面上，一根轻弹簧套在杆上，下端与地面连接，上端连接带孔的质量为m的小球B并处于静止状态，质量为m的小球A套在杆上，在B球上方某一高度处由静止释放，两球碰撞后粘在一起．当A、B一起上升到最高点时，A、B的加速度大小为g，g为重力加速度，弹簧的形变总在弹性限度内，已知弹簧的弹性势能表达式为Ep＝kx2，其中k为弹簧的劲度系数、x为弹簧的形变量，A，B两球均可视为质点．求： (1)小球A开始释放的位置离B球的距离； (2)两球碰撞后，弹簧具有的最大弹性势能及两球运动过程中的最大速度． [解析]　(1)开始时，弹簧的压缩量为 x1＝ 当A、B一起上升到最高点时，设弹簧的伸长量为x2，根据牛顿第二定律有 kx2＋2mg＝2m×g 解得x2＝ 设开始时A、B间的距离为h，根据机械能守恒有 mgh＝ 设A、B碰撞后一瞬间，A、B共同速度大小为v2，根据动量守恒定律有mv1＝2mv2 从碰撞后一瞬间到上升到最高点，根据机械能守恒定律有＝2mg(x1＋x2) 解得h＝ (2)两球碰撞后，两球运动到最低点时弹簧的弹性势能最大，则从碰撞结束至两球运动到最低点，设小球向下运动的距离为x3，根据机械能守恒定律有 ＋2mgx3＝ 得到－2mgx3－＝0 解得x3＝ 则弹簧具有的最大弹性势能 Ep＝k(x1＋x3)2＝ 当两球的速度最大时，两球的重力与受到的弹力等大反向，弹簧的压缩量为x4＝ 根据机械能守恒定律有 ＝ 解得vm＝3g [答案]　(1)　(2)　3g 模型图示 类型2�———�滑块—斜面”碰撞模型 模型特点 (1)最高点：m与M具有共同水平速度v共，m不会从此处或提前偏离轨道．系统水平方向动量守恒，mv0＝(M＋m)v共；系统机械能守恒＝＋mgh，其中h为滑块上升的最大高度，不一定等于圆弧轨道的高度(完全非弹性碰撞拓展模型) (2)最低点：m与M分离点．系统水平方向动量守恒，mv0＝mv1＋Mv2；系统机械 ... ...