習(xí)題課一 動(dòng)量與能量的綜合問題

習(xí)題課一動(dòng)量與能量的綜合問題核心素養(yǎng)導(dǎo)學(xué)物理觀念具有與動(dòng)量及其守恒定律等相關(guān)的比較清晰的相互作用觀念和能量觀念?？茖W(xué)思維(1)掌握子彈打木塊模型的分析方法。(2)掌握彈簧類碰撞模型的分析方法。(3)掌握“滑塊—木板”模型的分析方法?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任體會(huì)動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，認(rèn)識(shí)物理與生活和科技的緊密聯(lián)系，有學(xué)習(xí)物理、服務(wù)社會(huì)的志趣。綜合提能(一)子彈打木塊模型[融通知能]1.子彈打木塊的過程很短暫，認(rèn)為該過程內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，則系統(tǒng)動(dòng)量守恒。2.在子彈打木塊過程中摩擦生熱，系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，機(jī)械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化。3.若子彈不穿出木塊，二者最后有共同速度，機(jī)械能損失最多。/方法技巧/子彈打木塊模型是通過系統(tǒng)內(nèi)的滑動(dòng)摩擦力相互作用的，系統(tǒng)動(dòng)量守恒。當(dāng)子彈不穿出木塊時(shí)，相當(dāng)于完全非彈性碰撞，機(jī)械能損失最多。

[針對(duì)訓(xùn)練]1．(2022·茂名高二檢測(cè))(多選)質(zhì)量為M的矩形木塊由不同材料

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水平射向木塊，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(jìn)一半厚度，如圖所示，上述兩種情況相比較

(

)A．子彈對(duì)木塊做功一樣多B．子彈對(duì)木塊做的功不一樣多C．系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量一樣多D．系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量不一定多答案：AC綜合提能(二)彈簧類碰撞模型[融通知能]1.對(duì)于彈簧類碰撞問題，在作用過程中，系統(tǒng)所受合外力為零，滿足動(dòng)量守恒定律。2.整個(gè)過程涉及到彈性勢(shì)能、動(dòng)能、內(nèi)能、重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，應(yīng)用能量守恒定律解決此類問題。3.彈簧壓縮最短時(shí)，彈簧連接的兩物體速度相等，此時(shí)彈簧彈性勢(shì)能最大。[典例]兩物塊A、B用輕彈簧相連，質(zhì)量均為2kg，初始時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)，A、B兩物塊都以v＝6m/s的速度在光滑的水平地面上運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量4kg的物塊C靜止在前方，如圖所示。B與C碰撞后二者會(huì)粘在一起運(yùn)動(dòng)。則在以后的運(yùn)動(dòng)中：(1)當(dāng)彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)，物塊A的速度為多大？(2)系統(tǒng)中彈性勢(shì)能的最大值是多少？[答案]

(1)3m/s

(2)12J答案：B

解析：(1)A、C在碰撞過程中，選擇向左為正方向，由動(dòng)量守恒定律可知mCv0＝(mA＋mC)v，代入數(shù)據(jù)解得：v0＝6m/s。答案：(1)6m/s

(2)6J[答案]

(1)30N

(2)1m/s

(3)1.5m/方法技巧/“滑塊—木板”模型是通過板塊之間的滑動(dòng)摩擦力發(fā)生相互作用的，當(dāng)系統(tǒng)所受合外力為零時(shí)，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，但機(jī)械能一般不守恒，多用能量守恒定律求解。解析：木塊放上小車后受到向右的滑動(dòng)摩擦力作用，木塊先做勻減速運(yùn)動(dòng)，后做反方向勻加速運(yùn)動(dòng)，整個(gè)過程是勻變速運(yùn)動(dòng)，以向右為正，根據(jù)動(dòng)量定理，得：ft＝mv0－(－mv0)，對(duì)小車受力分析，拉力F與滑動(dòng)摩擦力平衡，有：F＝f，在時(shí)間t內(nèi)小車的位移為s＝v0t，故拉力做的功為：WF＝Fs＝fs，聯(lián)立以上四式可計(jì)算得出：WF＝2mv02，D正確。答案：D2．如圖所示，光滑水平面上有A、B兩小車，質(zhì)量分別為mA＝20kg，mB＝25kg。A車以初速度v0＝3m/s向右運(yùn)動(dòng)，B車靜止，且B車右端放著物塊C，C的質(zhì)量為mC＝15kg。A、B相撞且在極短時(shí)間內(nèi)連接在一起，不再分開。已知C與B上表面間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ