2024年高中物理新教材同步 选择性必修第一册 第1章 专题强化3 弹簧—小球模型 滑块—光滑斜(曲)面模型.docx本文件免费下载 【共9页】

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小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com专题强化3弹簧—小球模型滑块—光滑斜(曲)面模型[学习目标]1.进一步掌握用动量守恒定律、能量守恒定律解决碰撞问题的技巧(重点)。2.掌握两类碰撞问题的解题方法(重难点)。一、弹簧—小球模型如图所示,光滑水平面上静止着一质量为m2的刚性小球B,左端与水平轻质弹簧相连,另有一质量为m1的刚性小球A以速度v0向右运动,并与弹簧发生相互作用,两球半径相同,问:(1)弹簧的弹性势能什么情况下最大?最大为多少?(2)两球共速后,两球的速度如何变化?弹簧长度如何变化?(3)小球B的速度什么情况下最大?最大为多少?答案(1)当两个小球速度相同时,弹簧最短,弹簧的弹性势能最大。由动量守恒定律得m1v0=(m1+m2)v由能量守恒定律得m1v02=(m1+m2)v2+Epmax解得Epmax=(2)如图所示,两球共速后,A减速,B加速,A、B间的距离增大,故弹簧的压缩量减小,弹簧的长度增加。(3)当弹簧恢复原长时,小球B的速度最大,由动量守恒定律得m1v0=m1v1+m2v2由能量守恒定律得m1v02=m1v12+m2v22解得v2=。拓展延伸(1)系统动能何时最小?求系统的动能的最小值。(2)从小球与弹簧相互作用至弹簧恢复原状的过程,系统动能何时最大?求系统的动能的最大值。答案(1)弹簧和小球组成的系统机械能守恒,两球共速时,弹簧的弹性势能最大,系统的动能最小。Ekmin=(m1+m2)v2=v02小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com(2)弹簧和小球组成系统机械能守恒,当弹簧恢复原长时,弹簧的弹性势能最小,系统的动能最大,Ekmax=m1v02。对两个(或两个以上)物体与弹簧组成的系统,在相互作用的过程中,若系统合外力为零,则系统动量守恒。若接触面光滑,弹簧和物体组成的系统机械能守恒。1.弹簧处于最长(最短)状态时两物体速度相等,弹性势能最大,系统动能通常最小(相当于完全非弹性碰撞,两物体减少的动能转化为弹簧的弹性势能)。2.弹簧恢复原长时,弹性势能为零,系统动能最大(相当于刚完成弹性碰撞)。例1(2022·金一中期末华)如图所示,三个小球的质量均为m,B、C两球用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上,A球以速度v0沿B、C两球球心的连线向B球运动,碰后A、B两球粘在一起,则:(1)A、B两球刚粘在一起时的速度为多大?(2)弹簧压缩至最短时三个小球的速度为多大?(3)弹簧的最大弹性势能是多少?(4)弹簧恢复原长时,三个小球的速度为多大?答案见解析解析(1)在A、B球撞的程中簧的量可忽略不,生的力可忽略不,因两碰过弹压缩计产弹计此A、B球成的系所受合外力零,量守恒,以两组统为动A球的初速度方向正方向,有为mv0=2mv1,解得v1=。(2)粘在一起的A、B球向右,簧,由于簧力的作用,两运动压缩弹弹弹C球做加速,速运动度由零始增大,而开A、B球做速,速度逐小,三球速度相等簧两减运动渐减当个时弹压缩至最短,在一程中,三球和簧成的系量守恒,有这过个弹组统动2mv1=3mv2,解得v2=。(3)簧被至最短,性能最大,由能量守恒定律得当弹压缩时弹势Epm=×2mv12-×3mv22=mv02。(4)簧恢原程中,弹复长过A、B、C三球和簧成的系量守恒,能量守恒,簧恢个弹组统动弹原,由量守恒定律和能量守恒定律,得复长时动2mv1=2mvAB+mvC,×2mv12=×2mvAB2+mvC2解得vAB=,vC=0或vAB=,vC=。小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com小学、初中、高中各种试卷真题知识归纳文案合同PPT等免费下载www.doc985.com二、滑块—光滑斜(曲)面模型如图所示,有一质量为m的小球,以速度v0滑上静置于光滑水平面上的光滑圆弧轨道。已知圆弧轨道的质量为2m,小球在上升过程中始终未能冲出圆弧,重力加速度为g,试分析:(1)在相互作用的过程中,小球和轨道组成的系统机械能是否守恒?总动量是否守恒?(2)小球到达最高点时,小球与轨道的速度有什么关系?最大高度为多少?(3)小球与轨道分离时两者的速度分别是多少?答案(1)整个过程中系统的机械能守恒,系统水平方向动量守恒,竖直方向上动量不守恒,故总动量不守恒...

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