《2018-2019學(xué)年高中物理 模塊復(fù)習(xí)課 專題一課件 教科版選修3-5.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 模塊復(fù)習(xí)課 專題一課件 教科版選修3-5.ppt（55頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、專題一碰撞與動(dòng)量守恒定律,①守恒,②守恒,③守恒,④有損失,⑤守恒,⑥最大,⑦mv,⑧相同,?Ft,?Δp,?p1′+p2′,?m1v1′+m2v2′,?0,?遠(yuǎn)大于,?零,一、動(dòng)量定理的應(yīng)用1.動(dòng)量定理的應(yīng)用:(1)定性解釋一些物理現(xiàn)象:在動(dòng)量變化一定的情況下,如果需要增大作用力,必須縮短作用時(shí)間。如果需要減小作用力,必須延長作用時(shí)間,這就是緩沖作用。,(2)定量計(jì)算:在用動(dòng)量定理計(jì)算有關(guān)問題時(shí),要注意力必須是物體所受的合外力以及動(dòng)量定理的矢量性,求解前先規(guī)定正方向,再簡化為代數(shù)運(yùn)算(一維碰撞時(shí))。(3)動(dòng)量定理是解決動(dòng)力學(xué)問題的一種重要方法。對于只涉及物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間而不涉及加速度的問題,用動(dòng)
2、量定理要比用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題方便得多。,2.用動(dòng)量定理解題的一般步驟:(1)明確研究對象和物理過程。(2)分析研究對象在運(yùn)動(dòng)過程中的受力情況。(3)選取正方向,確定物體在運(yùn)動(dòng)過程中始末狀態(tài)的動(dòng)量。(4)依據(jù)動(dòng)量定理列方程、求解。,【典例1】(2016全國卷Ⅰ)某游樂園入口旁有一噴泉,噴出的水柱將一質(zhì)量為M的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中。為計(jì)算方便起見,假設(shè)水柱從橫截面積為S的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴出;玩具底部為平板(面積略大于S);水柱沖擊到玩具底板后,在豎直方向水的速度變?yōu)榱?在水平方向朝四周均勻散開。忽略空氣阻力。已知水的密度為ρ,重力加速度大小為g。求:,(1)噴泉單位時(shí)間內(nèi)噴出的水的
3、質(zhì)量。(2)玩具在空中懸停時(shí),其底面相對于噴口的高度。,【正確解答】(1)設(shè)Δt時(shí)間內(nèi),從噴口噴出的水的體積為ΔV,質(zhì)量為Δm,則Δm=ρΔV①ΔV=v0SΔt②由①②式得,單位時(shí)間內(nèi)從噴口噴出的水的質(zhì)量為=ρv0S③,(2)設(shè)玩具懸停時(shí)其底面相對于噴口的高度為h,水從噴口噴出后到達(dá)玩具底面時(shí)的速度大小為v。對于Δt時(shí)間內(nèi)噴出的水,由能量守恒得(Δm)v2+(Δm)gh=(Δm)④在h高度處,Δt時(shí)間內(nèi)噴射到玩具底面的水沿豎直方向的動(dòng)量變化量的大小為Δp=(Δm)v⑤,設(shè)玩具對水的作用力的大小為F,根據(jù)動(dòng)量定理有FΔt=Δp⑥由于玩具在空中懸停,由力的平衡條件得F=Mg⑦聯(lián)立③④⑤⑥⑦式得h=
4、答案:(1)ρv0S(2),【變式訓(xùn)練】(2015安徽高考)一質(zhì)量為0.5kg的小物塊放在水平地面上的A點(diǎn),距離A點(diǎn)5m的位置B處是一面墻,如圖所示。物塊以v0=9m/s的初速度從A點(diǎn)沿AB方向運(yùn)動(dòng),在與墻壁碰撞前瞬間的速度為7m/s,碰后以6m/s的速度反向運(yùn)動(dòng)直至靜止。g取10m/s2。,(1)求物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。(2)若碰撞時(shí)間為0.05s,求碰撞過程中墻面對物塊平均作用力的大小F。(3)求物塊在反向運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力所做的功W。,【解析】(1)由動(dòng)能定理得-μmgs=代數(shù)解得μ=0.32(2)選初速度方向?yàn)檎较?由動(dòng)量定理得-FΔt=-mv′-mv代入數(shù)據(jù)解得F=130N
5、,(3)物塊反向運(yùn)動(dòng)過程中克服摩擦力所做的功等于物塊動(dòng)能的減少量,即W=mv′2=9J答案:(1)0.32(2)130N(3)9J,二、應(yīng)用動(dòng)量守恒定律分析臨界問題的方法1.涉及彈簧類的臨界問題:對于由彈簧組成的系統(tǒng),在物體間發(fā)生相互作用的過程中,當(dāng)彈簧被壓縮到最短或拉伸到最長時(shí),彈簧兩端的兩個(gè)物體的速度必然相等。,2.涉及相互作用最大限度類的臨界問題:在物體滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的過程中,由于物體間彈力的作用,斜面在水平方向上將做加速運(yùn)動(dòng),物體滑到斜面上最高點(diǎn)的臨界條件是物體與斜面沿水平方向具有共同的速度,物體在豎直方向上的分速度等于零。3.子彈打木塊類的臨界問題:子彈剛好擊穿木塊
6、的臨界條件為子彈穿出時(shí)的速度與木塊的速度相同。,【典例2】光滑的水平地面上放著一塊質(zhì)量為M、長度為d的木塊,一個(gè)質(zhì)量為m的子彈以水平速度v0射入木塊,當(dāng)子彈從木塊中出來后速度變?yōu)関1,子彈與木塊的平均摩擦力為f。求:,(1)在子彈射擊木塊的過程中,摩擦力對子彈做功為多少?摩擦力對木塊做功為多少?(2)子彈從木塊中出來時(shí),木塊的位移為多少?(3)在這個(gè)過程中,系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為多少?,【正確解答】(1)如圖所示,由于水平面光滑,則子彈和木塊組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒,可得,mv0=mv1+Mv2①解得v2=對子彈利用動(dòng)能定理可得-fs1=②即摩擦力對子彈做的功為W1=,對木塊利用動(dòng)能定理可得fs2
7、=③代入v2值,得fs2=即摩擦力對木塊做的功為W2=fs2=,(2)由③式可得木塊的位移為s2=(3)由能量守恒定律可知,系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量.由②③式可得=fs1-fs2=fd即產(chǎn)生的內(nèi)能等于摩擦力與相對位移的乘積。,答案:(1)(2)(3)fd,【變式訓(xùn)練】如圖所示,靜止在光滑水平面上的木塊,質(zhì)量為M、長度為L。一顆質(zhì)量為m的子彈從木塊的左端打進(jìn),設(shè)子彈在打穿木塊的過程中受到大小恒為f的阻力,要使子彈剛好從木塊的右端打出,則子彈的初速度v0應(yīng)等于多大?,【解析】取子彈和木塊為研究對象,它們所受到的合外力等于零,故總動(dòng)量守恒.由動(dòng)量守恒定律得:mv0=mv1+Mv2要使子彈
8、剛好從木塊右端打出,則必須滿足臨界條件:v1=v2,,根據(jù)功能關(guān)系得:fL=聯(lián)立以上三式解得:v0=答案:,三、處理力學(xué)問題的思路方法1.處理力學(xué)問題的基本思路有三種:(1)牛頓定律。(2)動(dòng)量關(guān)系:動(dòng)量定理,動(dòng)量守恒定律。(3)能量關(guān)系:動(dòng)能定理,能量轉(zhuǎn)化與守恒定律和機(jī)械能守恒定律。,2.三種思路的適用角度:(1)若考查有關(guān)物理量的瞬時(shí)對應(yīng)關(guān)系,需應(yīng)用牛頓定律,若考查一個(gè)過程,三種方法都有可能,但方法不同,處理問題的難易、繁簡程度可能就有很大的差別。,(2)若研究對象為一個(gè)系統(tǒng),應(yīng)優(yōu)先考慮兩大守恒定律;若研究對象為單一物體,可優(yōu)先考慮兩個(gè)定理,特別是涉及時(shí)間問題時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮動(dòng)量定理,涉及功和
9、位移問題時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮動(dòng)能定理。因?yàn)閮蓚€(gè)守恒定律和兩個(gè)定理只考查一個(gè)物理過程的始末兩個(gè)狀態(tài)有關(guān)物理量間的關(guān)系,對過程的細(xì)節(jié)不予細(xì)究,這正是它們的簡便之處。特別是對于變力做功問題,在中學(xué)階段無法用牛頓定律處理時(shí),就更顯示出它們的優(yōu)越性。,【典例3】一質(zhì)量為M、長為l的長方形木板B放在光滑的水平地面上,在其右端放一質(zhì)量為m的小木塊A,mm,故v方向水平向右。解法二:用牛頓定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解:取水平向右為正方向,由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得:對A:v=-v0+a1t=-v0+t對B:v=v0-a2t=v0-t可得v=,方向向右。,(2)解法一:用功能關(guān)系求解:當(dāng)木塊A相對于地面向左運(yùn)動(dòng)距離最遠(yuǎn)時(shí),末速度為零,在
10、這個(gè)過程中,克服摩擦力f做功的結(jié)果是消耗了自身的動(dòng)能:fs=而A剛好沒有滑離B板的條件是:A滑到B板的最左端,且二者具有相同速度v,A、B間因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能等于系統(tǒng)動(dòng)能的損失:,Q=fl由以上各式得向左運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離:s=,解法二:用動(dòng)能定理求解:設(shè)小木塊A向左運(yùn)動(dòng)離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)距離為s,此時(shí)末速度為零(板速度為v1);當(dāng)A、B剛達(dá)到共同速度v時(shí),板B向右運(yùn)動(dòng)的路程為L,A速度由0增大到v時(shí)向右運(yùn)動(dòng)的路程為s1,如圖所示。,設(shè)A、B間滑動(dòng)摩擦力為f,根據(jù)動(dòng)能定理,對A:-fs=-fs1=mv2對B:-fL=且有幾何關(guān)系:L+(s-s1)=l由上面幾式可得:s=,解法三:用牛頓第二定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式
11、求解:A在滑動(dòng)摩擦力f作用下,做初速度為v0的勻減速運(yùn)動(dòng)(對地面向左),待末速度為零時(shí),運(yùn)動(dòng)得最遠(yuǎn):s=然后,A仍在摩擦力f作用下,做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)(對地面向右),直到與B速度相等,二者相對靜止,此時(shí)摩擦力消失,A到達(dá)B板最左端(參看上圖)。這整個(gè)過程用的時(shí)間:,t=B板運(yùn)動(dòng)距離:L=v0t-a2t2=v0t-t2A對出發(fā)點(diǎn)的位移:s′=v0t-a1t2=v0t-t2,圖中幾何關(guān)系:l=L+s′=2v0t-解得:s=答案:(1),方向向右(2),【變式訓(xùn)練】一質(zhì)量為2m的物體P靜止于光滑水平地面上,其截面如圖所示。圖中ab為粗糙的水平面,長度為L;bc為一光滑斜面,斜面和水平面通過與a
12、b和bc均相切的長度可忽略的光滑圓弧連接?，F(xiàn)有一質(zhì)量為m的木塊以大小為v0的水平初速度從a點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng),在斜面上上升的最大高度為h,返回時(shí)在到達(dá)a點(diǎn)前與物體P相對靜止。重力加速度為g。求:,(1)木塊在ab段受到的摩擦力f。(2)木塊最后距a點(diǎn)的距離s。,【解析】(1)木塊向左滑到最高點(diǎn)時(shí),系統(tǒng)有共同速度v,由動(dòng)量守恒及功能關(guān)系得:mv0=(m+2m)v①(m+2m)v2=fL+mgh②聯(lián)立①②兩式解得:f=③,(2)整個(gè)過程,由功能關(guān)系得:(m+2m)v2=fx④木塊最后距a點(diǎn)的距離s=2L-x⑤聯(lián)立解得:s=2L-答案:(1)(2)2L-,四、“人船模型”的處理方法1.“人船模型”問題的特征
13、:兩個(gè)原來靜止的物體發(fā)生相互作用時(shí),若所受外力的矢量和為零,則動(dòng)量守恒。在相互作用的過程中,任一時(shí)刻兩物體的速度大小之比等于質(zhì)量的反比。這樣的問題歸為“人船模型”問題。,2.處理“人船模型”問題的關(guān)鍵:(1)利用動(dòng)量守恒,確定兩物體速度關(guān)系,再確定兩物體通過的位移的關(guān)系。用動(dòng)量守恒定律求位移的題目,大都是系統(tǒng)原來處于靜止?fàn)顟B(tài),然后系統(tǒng)內(nèi)物體相互作用,此時(shí)動(dòng)量守恒表達(dá)式經(jīng)常寫成m1v1-m2v2=0的形式,式中v1、v2是m1、m2末狀態(tài)時(shí)的瞬時(shí)速率。此種狀態(tài)下動(dòng)量守恒的過程中,任意時(shí)刻的系統(tǒng)總動(dòng)量為零,因此任意,時(shí)刻的瞬時(shí)速率v1和v2都與各物體的質(zhì)量成反比,所以全過程的平均速度也與質(zhì)量成反比
14、,即有=0。如果兩物體相互作用時(shí)間為t,在這段時(shí)間內(nèi)兩物體的位移大小分別為x1和x2,則有=0。,(2)解題時(shí)要畫出各物體的位移關(guān)系草圖,找出它們各自相對地面位移的關(guān)系。,【典例4】如圖所示,長為l、質(zhì)量為M的小船停在靜水中,一個(gè)質(zhì)量為m的人站立在船頭。若不計(jì)水的阻力,在人從船頭走到船尾的過程中,船和人的對地位移各是多少?,【正確解答】選人和船組成的系統(tǒng)為研究對象,由于人從船頭走到船尾的過程中,不計(jì)水的阻力,系統(tǒng)在水平方向上不受外力作用,動(dòng)量守恒,設(shè)某一時(shí)刻人對地的速度為v2,船對地的速度為v1,規(guī)定人前進(jìn)的方向?yàn)檎较?則有mv2-Mv1=0,即①,在人從船頭走向船尾的過程中,人和船的平均速度也跟它們的質(zhì)量成反比,即對應(yīng)的平均動(dòng)量而位移s=所以有Ms1=ms2,即②,由上圖可知s1+s2=l,③由②③解得答案:,【變式訓(xùn)練】載人氣球靜止于高h(yuǎn)的空中,氣球的質(zhì)量為M,人的質(zhì)量為m,若人沿繩梯滑至地面,則繩梯至少為多長?,【解析】氣球和人原來靜止在空中,說明系統(tǒng)所受合外力為零,故系統(tǒng)在人下滑過程中動(dòng)量守恒,人著地時(shí)繩梯至少應(yīng)接觸地面,設(shè)繩梯長為L,人沿繩梯滑至地面時(shí)人的位移為x人,球的位移為x球,它們的位移狀態(tài)圖如圖所示,由平均動(dòng)量守恒有:,0=Mx球-mx人,又有x球+x人=L,x人=h,故L=答案:,
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