高考物理專(zhuān)題課件專(zhuān)題02動(dòng)量與能量（下）.pptVIP

感悟 滲透 應(yīng)用 例4 質(zhì)量分別為m1 m2的小球在一直線上做彈性碰撞 它們?cè)谂鲎睬昂蟮奈灰?時(shí)間圖像如圖2 4所示 若m1 1kg m2的質(zhì)量等于多少 圖2 4 感悟 滲透 應(yīng)用 解析 從位移 時(shí)間圖像上可看出 m1和m2于t 2s時(shí)在位移等于8m處碰撞 碰前m2的速度為0 m1的速度v0 s t 4m s碰撞后 m1的速度v1 2m s m2的速度v2 2m s 由動(dòng)量守恒定律得m1v0 m1v1 m2v2 m2 3kg 感悟 滲透 應(yīng)用 解題回顧 這是一道有關(guān)圖像應(yīng)用的題型 關(guān)鍵是理解每段圖線所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)物理量 位移隨時(shí)間的變化規(guī)律 求出各物體碰撞前后的速度 不要把運(yùn)動(dòng)圖像同運(yùn)動(dòng)軌跡混為一談 感悟 滲透 應(yīng)用 例5 云室處在磁感應(yīng)強(qiáng)度為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 一質(zhì)量為m的靜止的原子核在云室中發(fā)生一次a衰變 a粒子的質(zhì)量為m 電量為q 其運(yùn)動(dòng)軌跡在與磁場(chǎng)垂直的平面內(nèi) 現(xiàn)測(cè)得a粒子運(yùn)動(dòng)的軌道半徑為r 試求在衰變過(guò)程中的質(zhì)量虧損 注 涉及動(dòng)量問(wèn)題時(shí) 虧損的質(zhì)量可忽略不計(jì) 感悟 滲透 應(yīng)用 解析 a粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是洛倫茲力 設(shè)a粒子的運(yùn)動(dòng)速度為v 由牛頓第二定律得qvb mv2 r 衰變過(guò)程中 粒子與剩余核發(fā)生相互作用 設(shè)衰變后剩余核的速度為v 衰變過(guò)程中動(dòng)量守恒 m m v mv a粒子與剩余核的動(dòng)能來(lái)源于衰變過(guò)程中虧損的質(zhì)量 有 m c2 1 2 m m v 2 1 2mv2 解得 m m qbr 2 2c2m m m 感悟 滲透 應(yīng)用 解題回顧 此題知識(shí)跨度大 綜合性強(qiáng) 將基礎(chǔ)理論與現(xiàn)代物理相結(jié)合 考查了圓周運(yùn)動(dòng) 洛倫茲力 動(dòng)量守恒 核裂變 能量守恒等知識(shí) 這類(lèi)題型需注意加強(qiáng) 感悟 滲透 應(yīng)用 例6 如圖2 5所示 一輕繩穿過(guò)光滑的定滑輪 兩端各拴有一小物塊 它們的質(zhì)量分別為m1 m2 已知m2 3m1 起始時(shí)m1放在地上 m2離地面的高度h 1 0m 繩子處于拉直狀態(tài) 然后放手 設(shè)物塊與地面相碰時(shí)完全沒(méi)有彈起 地面為水平沙地 繩不可伸長(zhǎng) 繩中各處拉力均相同 在突然提起物塊時(shí)繩的速度與物塊的速度相同 試求m2所走的全部路程 取3位有效數(shù)字 圖2 5 感悟 滲透 應(yīng)用 解析 因m2 m1 放手后m2將下降 直至落地 由機(jī)械能守恒定律得m2gh m1gh m1 m2 v2 2 m2與地面碰后靜止 繩松弛 m1以速度v上升至最高點(diǎn)處再下降 當(dāng)降至h時(shí)繩被繃緊 根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得 m1v m1 m2 v1 感悟 滲透 應(yīng)用 由于m1通過(guò)繩子與m2作用及m2與地面碰撞的過(guò)程中都損失了能量 故m2不可能再升到h處 m1也不可能落回地面 設(shè)m2再次達(dá)到的高度為h1 m1則從開(kāi)始繃緊時(shí)的高度h處下降了h1 由機(jī)械能守恒 m1 m2 v12 2 m1gh1 m2gh1由以上3式聯(lián)立可解得h1 m12h m1 m2 2 m1 m1 m2 2h 感悟 滲透 應(yīng)用 此后m2又從h1高處落下 類(lèi)似前面的過(guò)程 設(shè)m2第二次達(dá)到的最高點(diǎn)為h2 仿照上一過(guò)程可推得h2 m12h1 m1 m2 2 m14h m1 m2 4 m1 m1 m2 4h由此類(lèi)推 得 h3 m16h m1 m2 6 m1 m1 m2 6h所以通過(guò)的總路程s h 2h1 2h2 2h3 感悟 滲透 應(yīng)用 解題回顧 這是一道難度較大的習(xí)題 除了在數(shù)學(xué)處理方面遇到困難外 主要的原因還是出在對(duì)兩個(gè)物塊運(yùn)動(dòng)的情況沒(méi)有分析清楚 本題作為動(dòng)量守恒與機(jī)械能守恒定律應(yīng)用的一種特例 應(yīng)加強(qiáng)記憶和理解 感悟 滲透 應(yīng)用 例7 如圖2 6所示 金屬桿a從離地h高處由靜止開(kāi)始沿光滑平行的弧形軌道下滑 軌道的水平部分有豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)b 水平軌道上原來(lái)放有一金屬桿b 已知a桿的質(zhì)量為ma 且與桿b的質(zhì)量之比為ma mb 3 4 水平軌道足夠長(zhǎng) 不計(jì)摩擦 圖2 6 感悟 滲透 應(yīng)用 求 1 a和b的最終速度分別是多大 2 整個(gè)過(guò)程中回路釋放的電能是多少 3 若已知a b桿的電阻之比ra rb 3 4 其余部分的電阻不計(jì) 整個(gè)過(guò)程中桿a b上產(chǎn)生的熱量分別是多少 感悟 滲透 應(yīng)用 解析 1 a下滑過(guò)程中機(jī)械能守恒magh mav02 2a進(jìn)入磁場(chǎng)后 回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流 a b都受安培力作用 a做減速運(yùn)動(dòng) b做加速運(yùn)動(dòng) 經(jīng)過(guò)一段時(shí)間 a b速度達(dá)到相同 之后回路的磁通量不發(fā)生變化 感應(yīng)電流為0 安培力為0 二者勻速運(yùn)動(dòng) 勻速運(yùn)動(dòng)的速度即為a b的最終速度 設(shè)為v 由于所組成的系統(tǒng)所受合外力為0 故系統(tǒng)的動(dòng)量守恒mav0 ma mb v 感悟 滲透 應(yīng)用 由以上兩式解得最終速度va vb v 2 由能量守恒得知 回路中產(chǎn)生的電能應(yīng)等于a b系統(tǒng)機(jī)械能的損失 所以e magh ma mb v2 2 4magh 7 感悟 滲透 應(yīng)用 3 由能的守恒與轉(zhuǎn)化定律 回路中產(chǎn)生的熱量應(yīng)等于回路中釋放的電能等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能 即qa qb e 在回路中產(chǎn)生電能的過(guò)程中 電流不恒定 但由于ra與rb串聯(lián) 通過(guò)的電流總是相等的 所以應(yīng)有所以 感悟 滲透 應(yīng)用 解題回顧 自覺(jué)運(yùn)用動(dòng)量守恒和能量守恒規(guī)律是解決本題的關(guān)鍵 但如果軌道變?yōu)閳D2 7所示的情景 又如何分析求解呢 圖2 7 感悟 滲透 應(yīng)用 例8 連同裝備質(zhì)量m 100kg的宇航員離飛船45m處與飛船相對(duì)靜止 他帶有一個(gè)裝有m 0 5kg的氧氣貯筒 其噴嘴可以使氧氣以v 50m s的速度在極短的時(shí)間內(nèi)相對(duì)宇航員自身噴出 他要返回時(shí) 必須向相反的方向釋放氧氣 同時(shí)還要留一部分氧氣供返回途中呼吸 設(shè)他的耗氧率r是2 5 10 4kg s 問(wèn) 要最大限度地節(jié)省氧氣 并安全返回飛船 所用掉的氧氣是多少 感悟 滲透 應(yīng)用 解析 設(shè)噴出氧氣的質(zhì)量為m 后 飛船獲得的速度為v 噴氣的過(guò)程中滿足動(dòng)量守恒定律 有 0 m m v m v v 得v m v m宇航員即以v 勻速靠近飛船 到達(dá)飛船所需的時(shí)間t s v ms m v 感悟 滲透 應(yīng)用 這段時(shí)間內(nèi)耗氧m rt故其用掉氧氣m m 2 25 10 2 m m 因?yàn)?2 25 10 2 m m 2 5 10 2為常數(shù) 所以當(dāng)2 25 10 2 m m 即m 0 15kg時(shí)用掉氧氣最少 共用掉氧氣是m m 0 3kg 感悟 滲透 應(yīng)用 解題回顧 1 動(dòng)量守恒定律中的各個(gè)速度應(yīng)統(tǒng)一對(duì)應(yīng)