弹簧模型动量守恒定律应用课件.pptx

1、选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步如图所示如图所示, ,木块木块A A的质量的质量m mA A=1kg,=1kg,足够长的木板足够长的木板B B的质量的质量m mB B=4kg,=4kg,质量为质量为m mC C=2kg=2kg的木块的木块C C置于木置于木板板B B上上, ,水平面光滑水平面光滑,B,B、C C之间有摩擦。现使之间有摩擦。现使A A以以v v0 0=10m/s=10m/s的初速度向右匀速运动的初速度向右匀速运动, ,与与B B碰撞碰撞后将以后将以v vA A=2m/s=2m/s的速度弹回。求的速度弹回。求: :(1)B(1)B运动过程中的最大速度。运动过程中

2、的最大速度。(2)(2)若若B B、C C间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为0.60.6，则，则C C在在B B上上滑动的距离滑动的距离。复习巩固复习巩固选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步第一讲第一讲 动量动量守恒定律动量动量守恒定律第第7课课弹簧模型弹簧模型选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步v vv v（1 1）何时两物体相距最近，即）何时两物体相距最近，即弹簧最短弹簧最短（2 2）何时两物体相距最远，即）何时两物体相距最远，即弹簧最长弹簧最长水平面光滑，弹簧开始时处于原长水平面光滑，弹簧开始时处于原长N NG GF F弹弹N NG GF F弹弹两物体两物体

3、速度相等速度相等时时弹簧最短弹簧最短，且损失的动能，且损失的动能转化为弹性势能转化为弹性势能两物体两物体速度相等速度相等时时弹簧最长弹簧最长，且损失的动能转，且损失的动能转化为弹性势能化为弹性势能选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步弹簧弹力联系的弹簧弹力联系的“两体模型两体模型” 注意：注意：状态的把握状态的把握 由于弹簧的由于弹簧的弹力随形变量变化弹力随形变量变化，所以弹簧，所以弹簧弹力联系的弹力联系的“两体模型两体模型”一般都是作一般都是作加速度变加速度变化化的复杂运动，所以通常需要用的复杂运动，所以通常需要用“动量关系动量关系”和和“能量关系能量关系”分析求解。复杂的运动

4、过程不分析求解。复杂的运动过程不容易明确，容易明确，特殊的状态特殊的状态必须把握：必须把握：弹簧最长弹簧最长（短）时两体的速度相同；弹簧自由时两体的（短）时两体的速度相同；弹簧自由时两体的速度最大（小）。速度最大（小）。选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步例：例：如图如图所示，所示，A，B，C三个木块的质量三个木块的质量均为均为m。置于光滑的水平面上，。置于光滑的水平面上，B，C之间之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连，将弹簧压紧到不能再压缩时用细不固连，将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把线把B和和C紧连，使弹簧不能伸展，以至于紧连，

5、使弹簧不能伸展，以至于B，C可视为一个整体，现可视为一个整体，现A以初速以初速v0沿沿B，C的连线方向朝的连线方向朝B运动，与运动，与B相碰并黏合在相碰并黏合在一起，以后细线突然断开，弹簧伸展，从一起，以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使而使C与与A，B分离，已知分离，已知C离开弹簧后的速离开弹簧后的速度恰为度恰为v0，求弹簧释放的势能。，求弹簧释放的势能。选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步弹簧伸展以后，弹簧伸展以后，A，B的速度也相同的速度也相同A与与B相碰并黏合在一起相碰并黏合在一起A与与B碰后，碰后，A，B，C三者速度相同三者速度相同B，C可视为一个整体可视为一个整体A，

6、B，C组成的系统动量守恒组成的系统动量守恒光滑的水平面光滑的水平面获取信息获取信息关键点关键点选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步1.如图所示如图所示,光滑轨道上光滑轨道上,小车小车A、B用轻弹用轻弹簧连接簧连接,将弹簧压缩后用细绳系在将弹簧压缩后用细绳系在A、B上上,然后使然后使A、B以速度以速度v0沿轨道向右运动沿轨道向右运动,运动运动中细绳突然断开中细绳突然断开, 当弹簧第一次恢复到自然当弹簧第一次恢复到自然长度时长度时, A的速度刚好为的速度刚好为0 ,已知已知A、B的质的质量分别为量分别为mA、mB,且且mAmB ,

7、求求:被压缩的被压缩的弹簧具有的弹性势能弹簧具有的弹性势能Ep.选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步解析解析 设弹簧第一次恢复自然长度时设弹簧第一次恢复自然长度时B的速度为的速度为vB ,以以A、B及弹簧组成的系统为研及弹簧组成的系统为研究对象究对象,系统在水平方向上所受合外力为零系统在水平方向上所受合外力为零（弹簧对（弹簧对A、B的相互作用力为系统的内的相互作用力为系统的内力）力）,故系统动量守恒故系统动量守恒,机械能守恒机械能守恒,有有 （mA+mB）v0=mBvB （mA+mB）v02+Ep= mBvB2由解出由解出Ep= v022121BBAAmmmm2)(选修选修3

8、35 5动量近代物理初步动量近代物理初步2.2.光滑水平面上放着质量光滑水平面上放着质量m mA A=1 kg=1 kg的物块的物块 A A与质量与质量m mB B=2 kg=2 kg的物块的物块B,AB,A与与B B均可视为质点均可视为质点, A, A靠在竖直靠在竖直墙壁上墙壁上, A, A、B B间夹一个被压缩的轻弹簧（弹簧与间夹一个被压缩的轻弹簧（弹簧与A A、B B 均不拴接均不拴接 ）, , 用手挡住用手挡住 B B 不动不动, , 此时弹此时弹簧弹性势能簧弹性势能E Ep p= 49 J. = 49 J. 在在A A、B B间系一轻质细绳间系一轻质细绳, ,细细绳长度大于弹簧的自然

9、长度绳长度大于弹簧的自然长度, ,如图所示如图所示. .放手后放手后B B向右运动向右运动, ,绳在短暂时间内被拉绳在短暂时间内被拉断断, ,之后之后B B冲上与水平面相切的冲上与水平面相切的竖直半圆光滑轨道竖直半圆光滑轨道, ,其半径其半径R =0.5 m, BR =0.5 m, B恰能到达最恰能到达最高点高点C.C.取取g=10 m/sg=10 m/s2 2, ,求求: :（1 1）绳拉断后瞬间）绳拉断后瞬间B B的速的速度度v vB B的大小的大小. . （2 2）绳拉断过程绳对）绳拉断过程绳对B B的冲量的冲量I I的大的大小小. . （3 3）绳拉断过程绳对）绳拉断过程绳对A A所做

10、的功所做的功W.W.选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步解析解析 （1 1）设）设B B在绳被拉断后瞬间的速度为在绳被拉断后瞬间的速度为v vB B, ,到达到达C C点时的速度为点时的速度为v vC C, ,有有m mB Bg=mg=mB B m mB Bv vB B2 2= m= mB Bv vC C2 2+2m+2mB BgR gR 代入数据得代入数据得v vB B=5 m/s=5 m/s（2 2）设弹簧恢复到自然长度时）设弹簧恢复到自然长度时B B的速度为的速度为v v1 1, ,取取水平向右为正方向水平向右为正方向, ,有有E Ep p= m= mB Bv v1 12

11、 2I=mI=mB Bv vB B-m-mB Bv v1 1代入数据得代入数据得I=-4 Ns,I=-4 Ns,其大小为其大小为4 Ns4 Ns（3 3）设绳断后）设绳断后A A的速度为的速度为v vA A, ,取水平向右为正方取水平向右为正方向向, ,有有m mB Bv v1 1=m=mB Bv vB B+m+mA Av vA A W= m W= mA Av vA A2 2代入数据得代入数据得W=8 JW=8 J答案答案 （1 1）5 m/s 5 m/s （2 2）4 Ns 4 Ns （2 2）8 J8 JRvc221212121选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步例：例：如

12、图所示，质量如图所示，质量M=4kgM=4kg的滑板的滑板B B静止放在光滑静止放在光滑水平面上，其右端固定一根轻质弹簧，弹簧的自水平面上，其右端固定一根轻质弹簧，弹簧的自由端由端C C到滑板左端的距离到滑板左端的距离L=0.5mL=0.5m，这段滑板与木，这段滑板与木块块A A之间的动摩擦因数之间的动摩擦因数0.20.2，而弹簧自由端而弹簧自由端C C到到弹簧固定端弹簧固定端D D所对应的滑板上表面光滑可视为所对应的滑板上表面光滑可视为质点的小木块质点的小木块A A以速度以速度v v0 0=10m/s=10m/s，由滑板，由滑板B B左端开左端开始沿滑板始沿滑板B B表面向右运动已知表面向右

13、运动已知A A的质量的质量m =lkgm =lkg，g g 取取10m/s10m/s2 2 。求求：（1 1）弹簧被压缩到最短时木块）弹簧被压缩到最短时木块A A 的速度；的速度；（2 2）木块）木块A A 压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势压缩弹簧过程中弹簧的最大弹性势能能选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步12. (2013新课标新课标35(2)如图，光滑水平如图，光滑水平直轨道上有三个质量均为直轨道上有三个质量均为m的物块的物块A、B、C.B的左侧固定一轻弹簧的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板弹簧左侧的挡板质量不计质量不计)

14、.设设A以速度以速度v0朝朝B运动，压缩弹运动，压缩弹簧；当簧；当A、B速度相等时，速度相等时，B与与C恰好相碰恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动并粘接在一起，然后继续运动.假设假设B和和C碰撞过程时间极短碰撞过程时间极短.求从求从A开始压缩弹簧直开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中，至与弹簧分离的过程中， (i)整个系统损失整个系统损失的机械能；的机械能； (ii)弹簧被压缩到最短时的弹弹簧被压缩到最短时的弹性势能性势能.选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步【规律总结规律总结

15、】选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步（1）(5分）（填正确答案标号。选对分）（填正确答案标号。选对1个得个得2分，选对分，选对2个得个得4分，选对分，选对3个得个得5分；每选分；每选错错1个扣个扣3分，最低得分为分，最低得分为0分）。分）。 A.原子核的结合能越大，该原子核越稳定原子核的结合能越大，该原子核越稳定 B.原子核的核子数越多，该原子核的比结原子核的核子数越多，该原子核的比结合能越大合能越大 C.光电效应现象说明了光具有粒子性光电效应现象说明了光具有粒子性 D.玻尔理论的局限性在于过多地保留了经玻尔理论的局限性在于过多地保留了经典电磁理论典电磁理论 E.爱因斯坦为解

16、释光电效应现象，提出了爱因斯坦为解释光电效应现象，提出了光的光子说光的光子说选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步当堂检测当堂检测（10分）如图所示，质量为分）如图所示，质量为M、长为、长为L的木的木板放置于光滑水平地面上，其右端固定一轻板放置于光滑水平地面上，其右端固定一轻质弹簧。质量为质弹簧。质量为m的物块从木板左端以速度的物块从木板左端以速度v0滑入木板，物块将弹簧压缩至最短后弹簧滑入木板，物块将弹簧压缩至最短后弹簧又将物块弹回，最终物块恰好回到木板左又将物块弹回，最终物块恰好回到木板左端，与木板保持相对静止共同运动。不计物端，与木板保持相对静止共同运动。不计物块尺寸和弹簧长度，求运动过程中弹簧的最块尺寸和弹簧长度，求运动过程中弹簧的最大弹性势能及物块与木板之间的动摩擦因大弹性势能及物块与木板之间的动摩擦因数。数。选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步