素養(yǎng)提升課(一)-動(dòng)量-2024-2025學(xué)年高二物理選擇性必修第一冊(cè)(人教版)配套課件

素養(yǎng)提升課(一)動(dòng)量第一章動(dòng)量守恒定律1．理解滑塊－木板模型的特點(diǎn)及規(guī)律，學(xué)會(huì)結(jié)合動(dòng)量和能量知識(shí)處理有關(guān)問(wèn)題。2．理解滑塊－彈簧模型的特點(diǎn)及規(guī)律，學(xué)會(huì)結(jié)合動(dòng)量和能量知識(shí)處理有關(guān)問(wèn)題。3．理解滑塊－曲面模型的特點(diǎn)及規(guī)律，學(xué)會(huì)結(jié)合動(dòng)量和能量知識(shí)處理有關(guān)問(wèn)題。學(xué)習(xí)任務(wù)探究1

“滑塊－木板”碰撞模型1．模型圖示探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成

【典例1】如圖所示，長(zhǎng)木板C質(zhì)量為mC＝0.5kg，長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝2m，靜止在光滑的水平地面上，木板兩端分別固定有豎直彈性擋板D、E(厚度不計(jì))，P為木板C的中點(diǎn)，一個(gè)質(zhì)量為mB＝480g的小物塊B靜止在P點(diǎn)?，F(xiàn)有一質(zhì)量為mA＝20g的子彈A，以v0＝100m/s的水平速度射入物塊B并留在其中(射入時(shí)間極短)，已知重力加速度g取10m/s2。(1)求子彈A射入物塊B后的瞬間，二者的共同速度；(2)A射入B之后，若與擋板D恰好未發(fā)生碰撞，求B與C間的動(dòng)摩擦因數(shù)。

[解析]

(1)子彈射入物塊B的過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以向左為正方向，由動(dòng)量守恒定律得mAv0＝(mA＋mB)v1代入數(shù)據(jù)解得v1＝4m/s。

[答案]

(1)4m/s

(2)0.4規(guī)律總結(jié)

滑塊－木板模型是通過(guò)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，需要注意的是，滑塊若不滑離木板，意味著二者最終具有共同速度。[跟進(jìn)訓(xùn)練]1．(多選)如圖甲所示，長(zhǎng)木板A放在光滑的水平面上，質(zhì)量m＝2kg的另一物體B以水平速度v0＝2m/s滑上原來(lái)靜止的長(zhǎng)木板A的上表面，由于A、B間存在摩擦，之后A、B速度隨時(shí)間變化的情況如圖乙所示，g取10m/s2。下列說(shuō)法正確的是(

)

A．木板獲得的動(dòng)能為1JB．系統(tǒng)損失的機(jī)械能為2JC．木板A的最小長(zhǎng)度為2mD．A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1√√√

2．如圖所示，一質(zhì)量為m＝1kg的滑塊以初速度v0從光滑平臺(tái)滑上與平臺(tái)等高的靜止的質(zhì)量為M＝9kg的小車(chē)，小車(chē)和滑塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2，小車(chē)長(zhǎng)L＝1m，水平地面光滑，若滑塊不滑出小車(chē)，滑塊初速度v0應(yīng)滿(mǎn)足什么條件？(g＝10m/s2)

探究2

“滑塊－彈簧”碰撞模型1．模型圖示

2．模型特點(diǎn)(1)兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體與彈簧相互作用的過(guò)程中，若系統(tǒng)所受外力的矢量和為0，則系統(tǒng)動(dòng)量守恒。(2)在能量方面，由于彈簧形變會(huì)使彈性勢(shì)能發(fā)生變化，系統(tǒng)的總動(dòng)能將發(fā)生變化；若系統(tǒng)所受的外力和除彈簧彈力以外的內(nèi)力不做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒。(3)彈簧處于最長(zhǎng)(最短)狀態(tài)時(shí)兩物體速度相等，彈性勢(shì)能最大，系統(tǒng)動(dòng)能通常最小(完全非彈性碰撞拓展模型)。(4)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，彈性勢(shì)能為0，系統(tǒng)動(dòng)能最大(完全彈性碰撞拓展模型，相當(dāng)于碰撞結(jié)束時(shí))。

【典例2】如圖所示，光滑水平直軌道上有三個(gè)質(zhì)量均為m的物塊A、B、C。B的左側(cè)固定一輕彈簧(彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不計(jì))。設(shè)A以速度v0朝B運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧，當(dāng)A、B速度相等時(shí)，B與C恰好相碰并粘接在一起，然后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。假設(shè)B和C碰撞過(guò)程時(shí)間極短，求從A開(kāi)始?jí)嚎s彈簧直至與彈簧分離的過(guò)程中：(1)B和C碰前瞬間B的速度；(2)整個(gè)系統(tǒng)損失的機(jī)械能；(3)彈簧被壓縮到最短時(shí)的彈性勢(shì)能。

規(guī)律方法

解答含彈簧的系統(tǒng)類(lèi)問(wèn)題必須注意的幾個(gè)問(wèn)題(1)首先判斷彈簧的初始狀態(tài)是處于原長(zhǎng)、伸長(zhǎng)還是壓縮狀態(tài)。(2)分析作用前、后彈簧和物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，依據(jù)動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律列出方程。(3)判斷解出的結(jié)果的合理性。(4)由于彈簧的彈力是變力，所以彈簧的彈性勢(shì)能通常利用機(jī)械能守恒定律或能量守恒定律求解。(5)要特別注意彈簧的三個(gè)狀態(tài)：原長(zhǎng)(此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為零)、壓縮到最短或伸長(zhǎng)到最長(zhǎng)的狀態(tài)(此時(shí)彈簧與連接的物體具有共同的瞬時(shí)速度，彈簧具有最大的彈性勢(shì)能)，這往往是解決此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)。

√√

4．如圖甲所示，一輕彈簧的兩端分別與質(zhì)量為m1和m2的兩物塊相連接，并且靜止在光滑的水平面上?，F(xiàn)使m1瞬間獲得3m/s水平向右的速度，以此刻為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，兩物塊的速度隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示，從圖像信息可得(

)

A．在t1、t3時(shí)刻兩物塊達(dá)到共同速度1m/s且彈簧都是處于壓縮狀態(tài)B．從t3到t4時(shí)刻彈簧由壓縮狀態(tài)逐漸恢復(fù)原長(zhǎng)C．兩物塊的質(zhì)量之比為m1∶m2＝1∶2D．在t2時(shí)刻兩物塊的動(dòng)量大小之比為p1∶p2＝1∶2√C

[由題圖乙可知t1、t3時(shí)刻兩物塊達(dá)到共同速度1m/s，總動(dòng)能最小，根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒可知，此時(shí)彈性勢(shì)能最大，t1時(shí)刻彈簧處于壓縮狀態(tài)，t3時(shí)刻彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；結(jié)合題圖乙可知兩物塊的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，開(kāi)始時(shí)m1逐漸減速，m2逐漸加速，彈簧被壓縮，t1時(shí)刻二者速度相同，系統(tǒng)動(dòng)能最小，勢(shì)能最大，彈簧被壓縮至最短，然后彈簧逐漸恢復(fù)原長(zhǎng)，m2繼續(xù)加速，m1先減速為零，然后反向加速，t2時(shí)刻，彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)狀態(tài)，因?yàn)榇藭r(shí)兩物塊速度相反，

所以彈簧的長(zhǎng)度將逐漸增大，m2減速，m1先減速，速度減為0后，反向加速，t3時(shí)刻，兩物塊速度相等，系統(tǒng)動(dòng)能最小，彈簧最長(zhǎng)，因此從t3到t4過(guò)程中彈簧由伸長(zhǎng)狀態(tài)恢復(fù)原長(zhǎng)，故B錯(cuò)誤；根據(jù)系統(tǒng)動(dòng)量守恒，從t＝0開(kāi)始到t1時(shí)刻有m1v1＝(m1＋m2)v2，將v1＝3m/s，v2＝1m/s代入得m1∶m2＝1∶2，故C正確；在t2時(shí)刻，m1的速度為v1′＝－1m/s，m2的速度為v2′＝2m/s，又m1∶m2＝1∶2，則動(dòng)量大小之比為p1∶p2＝1∶4，故D錯(cuò)誤。]

探究3

“滑塊－曲(斜)面類(lèi)”模型1．模型圖示

【典例3】

(多選)如圖所示，在足夠大的光滑水平面上停放著裝有光滑弧形槽的小車(chē)，弧形槽的底端切線(xiàn)水平，一小球以大小為v0的水平速度從小車(chē)弧形槽的底端沿弧形槽上滑，恰好能到達(dá)弧形槽的頂端。小車(chē)與小球的質(zhì)量均為m，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是(

)

√√√

√√√

√

一、選擇題1．(多選)如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量和速度均相同的子彈分別水平射入靜止在光滑水平地面上質(zhì)量相同、材料不同的兩矩形滑塊A、B中，射入A中的深度是射入B中深度的兩倍。上述兩種射入過(guò)程相比較(

)A．射入滑塊A的子彈速度變化大B．整個(gè)射入過(guò)程中兩滑塊受的沖量一樣大C．兩個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量相同D．射入滑塊A中時(shí)阻力對(duì)子彈做的功是射入滑塊B中時(shí)的兩倍

題號(hào)素養(yǎng)提升練(一)動(dòng)量3524687910√1√

題號(hào)352468791012．(多選)如圖所示，與水平輕彈簧相連的物體A停放在光滑的水平面上，物體B沿水平方向向右運(yùn)動(dòng)，跟與A相連的輕彈簧相碰。在B跟彈簧相碰后，對(duì)于A、B和輕彈簧組成的系統(tǒng)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．彈簧壓縮量最大時(shí)，A、B的速度相同B．彈簧壓縮量最大時(shí)，A、B的動(dòng)能之和最小C．彈簧被壓縮的過(guò)程中系統(tǒng)的總動(dòng)量不斷減少D．物體A的速度最大時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能為零題號(hào)2345687910√1√√ABD

[物體B與彈簧接觸時(shí)，彈簧發(fā)生形變，產(chǎn)生彈力，可知B做減速運(yùn)動(dòng)，A做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩者速度相等時(shí)，彈簧的壓縮量最大，故A正確；A、B和彈簧組成的系統(tǒng)能量守恒，壓縮量最大時(shí)，彈性勢(shì)能最大，此時(shí)A、B的動(dòng)能之和最小，故B正確；彈簧在壓縮的過(guò)程中，A、B和彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，故C錯(cuò)誤；當(dāng)兩者速度相等時(shí)，彈簧的壓縮量最大，然后A繼續(xù)加速，B繼續(xù)減速，彈簧逐漸恢復(fù)原長(zhǎng)，當(dāng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，A的速度最大，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為零，故D正確。]題號(hào)23456879101

題號(hào)32456879101

題號(hào)3245687910√1

題號(hào)32456879101

題號(hào)324568791014．如圖所示，在固定的水平桿上，套有質(zhì)量為m的光滑圓環(huán)，輕繩一端拴在環(huán)上，另一端系著質(zhì)量為M的木塊，現(xiàn)有質(zhì)量為m0的子彈以大小為v0的水平速度射入木塊并留在木塊中，重力加速度為g，下列說(shuō)法正確的是(

)題號(hào)4235687910√1

題號(hào)42356879101

題號(hào)24536879101

題號(hào)2453687910√1

題號(hào)24536879101

題號(hào)24536879101

題號(hào)2453687910√1

題號(hào)24536879101二、非選擇題7．如圖所示，傾角θ＝37°的光滑固定斜面上放有A、B、C三個(gè)質(zhì)量均為m的物塊(均可視為質(zhì)點(diǎn))，A固定，C與斜面底端處的擋板接觸，B與C通過(guò)輕彈簧相連且均處于靜止?fàn)顟B(tài)，A、B間的距離為d?，F(xiàn)由靜止釋放A，一段時(shí)間后A與B發(fā)生碰撞，重力加速度大小為g，取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。(B與C始終未接觸，彈簧始終在彈性限度內(nèi))題號(hào)24537689101(1)求A與B碰撞前瞬間A的速度大小v0；(2)若A、B的碰撞為彈性碰撞，碰撞后立即撤去A，且B沿斜面向下運(yùn)動(dòng)到速度為零時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能增量為Ep，求B沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的最大距離x；(3)若A下滑后與B碰撞并粘在一起，且C剛好要離開(kāi)擋板時(shí)，A、B的總動(dòng)能為Ek，求彈簧的勁度系數(shù)k。題號(hào)24537689101

題號(hào)24537689101

題號(hào)24537689101

8．如圖所示，在光滑的水平面上有一帶半圓形光滑弧面的小車(chē)，質(zhì)量為M，圓弧半徑為R，從距車(chē)上表面高為H處?kù)o止釋放一質(zhì)量為m的小球，它剛好沿圓弧切線(xiàn)從A點(diǎn)落入小車(chē)，重力加速度為g，求：題號(hào)24538679101(1)小球到達(dá)車(chē)底B點(diǎn)時(shí)，小車(chē)的速度和小球從A點(diǎn)到達(dá)B點(diǎn)的過(guò)程中小車(chē)的位移；(2)小球到達(dá)小車(chē)右邊緣C點(diǎn)時(shí)，小球的速度。

題號(hào)24538679101

題號(hào)24538679101

9．如圖所示，質(zhì)量m＝245g的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在質(zhì)量M＝0.5kg的木板左端，足夠長(zhǎng)的木板靜止在光滑水平面上，物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.4。質(zhì)量m0