第7课弹簧模型(动量守恒定律应用)课件.ppt

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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如图图所所示示,木木块块A A的的质质量量m mA A=1kg,=1kg,足足够够长长的的木木板板B B的的质质量量m mB B=4kg,=4kg,质质量量为为m mC C=2kg=2kg的的木木块块C C置置于于木木板板B B上上,水水平平面面光光滑滑,B,B、C C之之间间有有摩摩擦擦。现现使使A A以以v v0 0=10m/s=10m/s的的初初速速度度向向右右匀匀速速运运动动,与与B B碰碰撞撞后将以后将以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。运动过程中的最大速度。(2)

2、(2)若若B B、C C间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为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弹弹两两物物体体速速度度相相等等时时

3、弹弹簧簧最最短短，且且损损失失的的动动能能转化为弹性势能转化为弹性势能两两物物体体速速度度相相等等时时弹弹簧簧最最长长，且且损损失失的的动动能能转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 由由于于弹弹簧簧的的弹弹力力随随形形变变量量变变化化，所所以以弹弹簧簧弹弹力力联联系系的的“两两体体模模型型”一一般般都都是是作作加加速速度度变变化化的的复复杂杂运运动动，所所以以通通常常需需要要用用“动动量量关关系系”和和“能能量量关关系系”分分析析求求解解。复复杂杂的的运运动动过过程程不不

4、容容易易明明确确，特特殊殊的的状状态态必必须须把把握握：弹弹簧簧最最长长（短短）时时两两体体的的速速度度相相同同；弹弹簧簧自自由由时时两两体体的的速度最大（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，使弹簧不能伸展，以至于B，C可视为一个整体

5、，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，B，C组成的系统动量守恒组成的系统动量守恒

6、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.如如图图所所示示,光光滑滑轨轨道道上上,小小车车A、B用用轻轻弹弹簧簧连连接接,将将弹弹簧簧压压缩缩后后用用细细绳绳系系在在A、B上上,然然后后使使A、B以以速速度度v0沿沿轨轨道道向向右右运运动动,运运动动中中细细绳绳突突然然断断开开,当当弹弹簧簧第第一一次次恢恢复复到到自自然然长长度度时时,A的的速速度度刚刚好好为为0,已已知知A、B的的质质量量分分别别为为mA、mB,且且mAmB,求求:被被压压缩缩的的弹弹簧簧具有的弹性势能具有的

7、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解析析 设设弹弹簧簧第第一一次次恢恢复复自自然然长长度度时时B的的速速度度为为vB,以以A、B及及弹弹簧簧组组成成的的系系统统为为研研究究对对象象,系系统统在在水水平平方方向向上上所所受受合合外外力力为为零零（弹弹簧簧对对A、B的的相相互互作作用用力力为为系系统统的的内内力力）,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 由由解出解出Ep=v02选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步2.2.光光滑滑水水平平面面上上放放着着质质量量

8、m mA A=1=1 kgkg的的物物块块 A A与与质质量量m mB B=2=2 kgkg的的物物块块B,AB,A与与B B均均可可视视为为质质点点,A A靠靠在在竖竖直直墙墙壁壁上上,A A、B B间间夹夹一一个个被被压压缩缩的的轻轻弹弹簧簧（弹弹簧簧与与A A、B B 均均不不拴拴接接 ）,用用手手挡挡住住 B B 不不动动,此此时时弹弹簧簧弹弹性性势势能能E Ep p=49 49 J.J.在在A A、B B间间系系一一轻轻质质细细绳绳,细细绳绳长长度度大大于于弹弹簧簧的的自自然然长长度度,如如图图所所示示.放放手手后后B B向向右右运动运动,绳在短暂时间内被拉绳在短暂时间内被拉断断,之

9、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高点点C.C.取取g=10 g=10 m/sm/s2 2,求求:（1 1）绳绳拉拉断断后后瞬瞬间间B B的的速速度度v vB B的的大大小小.（2 2）绳绳拉拉断断过过程程绳绳对对B B的的冲冲量量I I的的大大小小.（3 3）绳拉断过程绳对）绳拉断过程绳对A A所做的功所做的功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解析析 （1 1）设设B B在在绳绳被被拉拉断断后后瞬瞬间间的的速速度度为为v vB B,到到达达C C点

10、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）设设弹弹簧簧恢恢复复到到自自然然长长度度时时B B的的速速度度为为v v1 1,取取水水平向右为正方向平向右为正方向,有有E Ep p=m=mB Bv v1 12 2I=mI=mB Bv vB B-m-mB Bv v1 1代入数据得代入数据得I=-4 NI=-4 Ns,s,其大小为其大小为4 N4 Ns s（3 3）设设绳绳断断后后A A的的速速度度为为v vA A,

11、取取水水平平向向右右为为正正方方向向,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 N4 Ns s （2 2）8 J8 J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：如如图图所所示示，质质量量M=4kgM=4kg的的滑滑板板B B静静止止放放在在光光滑滑水水平平面面上上，其其右右端端固固定定一一根根轻轻质质弹弹簧簧，弹弹簧簧的的自自由由端端C C到到滑滑板板左左端端的的距距离离L=0.5mL=0.5m，这这段段

12、滑滑板板与与木木块块A A之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数0.20.2，而而弹弹簧簧自自由由端端C C到到弹弹簧簧固固定定端端D D所所对对应应的的滑滑板板上上表表面面光光滑滑可可视视为为质质点点的的小小木木块块A A以以速速度度v v0 0=10m/s=10m/s，由由滑滑板板B B左左端端开开始始沿沿滑滑板板B B表面向右运动已知表面向右运动已知A A的质量的质量m=lkgm=lkg，g g 取取10m/s10m/s2 2 。求求：（1 1）弹弹簧簧被被压压缩缩到到最最短短时时木木块块A A 的的速速度度；（2 2）木木块块A A 压压缩缩弹弹簧簧过过程程中中弹弹簧簧的的最最大大弹弹性性势

13、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新新课课标标35(2)如如图图，光光滑滑水水平平直直轨轨道道上上有有三三个个质质量量均均为为m的的物物块块A、B、C.B的的左左侧侧固固定定一一轻轻弹弹簧簧(弹弹簧簧左左侧侧的的挡挡板板质质量量不不计计).设设A以以速速度度v0朝朝B运运动动，压压缩缩弹弹簧簧；当当A、B速速度度相相等等时时，B与与C恰恰好好相相碰碰并并粘粘接接在在一一起起，然然后后继继续续运运动动.假假设设B和和C碰碰撞撞过过程程时时间间极极短短.求求从从A开开始始压压缩缩弹弹簧簧直直至至与与弹弹簧簧

14、分分离离的的过过程程中中，(i)整整个个系系统统损损失失的的机机械械能能；(ii)弹弹簧簧被被压压缩缩到到最最短短时时的的弹弹性性势能势能.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】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分分）（填填正正确确答答案案标标号号。选选对对1个个得得2分分，选选对对2个个得得4分分，选选对对3个个得得5分分；每每选选错错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

15、子核的结合能越大，该原子核越稳定 B.原原子子核核的的核核子子数数越越多多，该该原原子子核核的的比比结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.玻玻尔尔理理论论的的局局限限性性在在于于过过多多地地保保留留了了经经典电磁理论典电磁理论 E.爱爱因因斯斯坦坦为为解解释释光光电电效效应应现现象象，提提出出了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分分）如如图图所所示示，质质量量为为M、长长为为L的的木木板板放放置置于于光光滑滑水水平平地地面面上上，其其右右端端固固定定一一轻轻质质弹弹簧簧。质质量量为为m的的物物块块从从木木板板左左端端以以速速度度v0滑滑入入木木板板，物物块块将将弹弹簧簧压压缩缩至至最最短短后后弹弹簧簧又又将将物物块块弹弹回回，最最终终物物块块恰恰好好回回到到木木板板左左端端，与与木木板板保保持持相相对对静静止止共共同同运运动动。不不计计物物块块尺尺寸寸和和弹弹簧簧长长度度，求求运运动动过过程程中中弹弹簧簧的的最最大大弹弹性势能及物块与木板之间的动摩擦因数。性势能及物块与木板之间的动摩擦因数。选修选修3 35 5动量近代物理初步动量近代物理初步