第05節(jié)自然界中的守恒定律

1、自然界中的守恒定律的應用- “彈簧模型 ”學案【學習目標】1、 掌握彈簧在被壓縮到最短、恢復原長、 拉到最長、再次恢復原長的過程中兩物體速度和彈簧彈性勢能的變化。2、 掌握彈簧在被壓縮到最短、恢復原長、被拉到最長等特殊位置的速度以及彈性勢能特點。3、加深對動量守恒定律和能量守恒定律的理解，解決多體多過程問題?！菊n前準備】一、 復習：1、能量守恒：機械能守恒的條件：_2、動量守恒：動量守恒的條件：_3、物體發(fā)生彈性碰撞，一動撞一靜，地面光滑，滿足的關系：方程： 1、2、若 m m ，則 v， v，表示碰撞后 _ 121_2_若 m >m ，則 v ,v ，表示 _1212若 m <m

2、 ，則 v ，表示 _ 121二、課前練習：1.( 動量守恒條件的理解)( 多選 ) 如圖所示， 在光滑水平地面上有A、B兩個木塊， A、B 之間用一輕彈簧連接. A靠在墻壁上，用力確的是()F 向左推B使兩木塊之間的彈簧壓縮并處于靜止狀態(tài). 若突然撤去力F，則下列說法中正A. 木塊 A 離開墻壁前， A、 B和彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒，機械能也守恒B. 木塊 A 離開墻壁前， A、 B和彈簧組成的系統(tǒng)動量不守恒，但機械能守恒C.木塊 A 離開墻壁后， A、 B和彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒，機械能也守恒D.木塊 A 離開墻壁后， A、 B和彈簧組成的系統(tǒng)動量不守恒，但機械能守恒2. ( 動量守恒條件

3、的理解) 一顆子彈水平射入置于光滑水平面上的木塊A 并留在其中， A、B 用一根彈性良好的輕質(zhì)彈簧連在一起，如圖所示. 則在子彈打擊木塊A及彈簧被壓縮的過程中，對子彈、兩木塊和彈簧組成的系統(tǒng)()A. 動量守恒，機械能守恒B.動量不守恒，機械能守恒C. 動量守恒，機械能不守恒D.無法判定動量、機械能是否守恒3、如圖所示，置于光滑水平面上，B 與一輕質(zhì)彈簧的一端相連，木塊B 的質(zhì)量為2 kg ，彈簧的另一端固定在豎直擋板上，當B 以4 m/s的速度壓縮彈簧，當彈簧被壓縮到最短時，彈簧具有的彈性勢能大小為()A.4 JB.8 JC.16 JD.32 J【新課教學】一、兩物體與彈簧系統(tǒng)的運動過程分析1

4、. 對于彈簧類問題，在作用過程中，若系統(tǒng)合外力為零，或系統(tǒng)所受的外力遠小于系統(tǒng)內(nèi)各物體間的內(nèi)力時，則滿足動量守恒 .2. 整個過程往往涉及到多種形式的能的轉(zhuǎn)化，如：彈性勢能、動能、內(nèi)能、重力勢能的轉(zhuǎn)化，應用能量守恒定律解決此類問題 .請分析彈簧在一個變化周期內(nèi)，兩物體的運動過程，并寫出各特殊位置兩小球的速度和彈簧的彈性勢能：VA=V0m1VB=0彈簧原長彈簧被壓彈簧被拉縮到最短到最長m2彈簧恢復原長彈簧恢復原長原長最短最短原長原長最長最長原長受力分析運動分析壓縮到最短恢復原長拉到最長彈性勢能最短：規(guī)律方程最長：恢復原長：其他位置：若 m1 m2 ,速度特點若 m1m2 ,若 m1 m2 ,例題

5、 1：如圖所示， 位于光滑水平桌面上的小滑塊P和Q質(zhì)量均為 2 kg，都可視為質(zhì)點 . 與輕質(zhì)彈簧相連。Q設 Q靜止， P 以 4 m/s 的初速度向 Q運動并與彈簧發(fā)生碰撞，P 與彈簧接觸后不再與彈簧分開。基礎任務 1：彈簧被壓縮到最短時的彈性勢能等于()( 請在空白處寫出關鍵方程）A.4 JB.8 JC.16 JD.32 J基礎任務2：彈簧再次恢復原長時，P、 Q兩物體的速度分別是（）A. 4 m/s， 0B. 2 m/s， 2 m/s ，C. 1 m/s， 3 m/s ，D. 0， 4 m/s基礎任務3：當物體 P 的速度為 1 m/s 時，彈簧的彈性勢能是（）A.4 JB.6 JC.8

6、 JD.16 J完成基本任務后可以繼續(xù)完成以下拓展任務（可以到“微課中心”觀看微課）：( 請在空白處寫出關鍵方程）拓展任務1：如圖所示，位于光滑水平桌面上的小滑塊P 和 Q質(zhì)量分別為4 kg 、 2 kg ，都可視為質(zhì)點. Q與輕質(zhì)彈簧相連。設Q靜止， P 以 4 m/s 的初速度向Q運動并與彈簧發(fā)生碰撞，P 與彈簧接觸后不再與彈簧分開。彈簧再次恢復原長時，P、 Q兩物體的速度分別是（）A. 0， 4 m/sB.4 m/s ， 16 m/s ，33C.4 m/s ， 16 m/s ，D.4 m/s ， 8 m/s3333拓展任務2：如圖所示，位于光滑水平桌面上的小滑塊P 和 Q質(zhì)量分別為2 k

7、g 、 4 kg ，都可視為質(zhì)點. Q與輕質(zhì)彈簧相連。設Q靜止， P 以 4 m/s 的初速度向Q運動并與彈簧發(fā)生碰撞，P 與彈簧接觸后不再與彈簧分開。彈簧再次恢復原長時，P、 Q兩物體的速度分別是（）A. 0 ， 4 m/sB.4 m/s ， 16 m/s ，33C.4 m/s ， 16 m/s ，D.4 m/s ， 8 m/s3333小結：此類型彈簧模型，系統(tǒng)滿足的規(guī)律：1、 _2、 _二、三個物體與彈簧組成的系統(tǒng)例題 2、如圖所示，一輕質(zhì)彈簧兩端連著物體A和 ，放在光滑的水平面上，物體A被水平速度為v0 的子彈B射中并且子彈嵌在其中 . 已知子彈的質(zhì)量為m，物體 A 的質(zhì)量為 3m，物體

8、 B 的質(zhì)量為 4m，( 請在空白處寫出關鍵方程）基礎任務1：彈簧壓縮到最短時B 的速度大小為 ()v0v0v0v0A.2B.4C.8D.3基礎任務2：系統(tǒng)中彈簧的最大彈性勢能（）A.1 mv02B.7 mv0 2 C.1 mv0 2 D.3 mv0 2161628拓展任務： 兩物塊 A、 B用輕彈簧相連，質(zhì)量均為2 kg ，初始時彈簧處于原長，A、 B 兩物塊都以v 6 m/s的速度在光滑的水平地面上運動，質(zhì)量為4 kg 的物塊 C靜止在前方，如圖3 所示 . B 與 C碰撞后二者會粘在一起運動 . 則在以后的運動中：圖 3(1) 當彈簧的彈性勢能最大時，物塊A的速度為多大？(2) 系統(tǒng)中彈

9、性勢能的最大值是多少？【課堂小結】處理“彈簧模型”問題的步驟：1、 _2、 _3、 _【課后作業(yè)】1. 如圖所示，光滑水平面上有A、 B、 C三個物塊，其質(zhì)量分別為mA = 2.0kg ， mB = 1.0kg， mC = 1.0kg 現(xiàn)用一輕彈簧將 A、 B 兩物塊連接，并用力緩慢壓縮彈簧使A、 B兩物塊靠近，此過程外力做108J（彈簧仍處于彈性限度內(nèi)），然后同時釋放A、 B，彈簧開始逐漸變長，當彈簧剛好恢復原長時，C恰以 4m/s 的速度迎面與 B 發(fā)生碰撞并粘連在一起求：（ 1）彈簧剛好恢復原長時（ B 與 C碰撞前） A 和 B 物塊速度的大?。?2）當彈簧第二次被壓縮時，彈簧具有的最大彈性勢能2、兩個小球A和 B 用輕質(zhì)彈簧相連，在光滑的水平軌道上處于靜止狀態(tài)。在它們左邊有一垂直于軌道的固定擋板 ，右邊有一小球C沿軌道以速度 V 射向B球，如圖所示。與B發(fā)生撞碰并立即結成一個整體DP0C。在它們繼續(xù)向左運動的過程中，當彈簧長度變到最短時，長度突然被鎖定，不再改變