20xx粵教版高中物理選修3-5第一章自然界中的守恒定律(已修改)
2024-12-24 11:07 本頁面
【正文】 學(xué)案 8 自然界中的守恒定律 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 ] ，能運用這兩個守恒定律解決一些簡單的與生產(chǎn)、生活相關(guān)的實際問題 .，體會自然界的和諧與統(tǒng)一． 1．動量守恒定律：如果系統(tǒng) 不受外力或所受合外力為零 ，則系統(tǒng)的總動量不變，用公式表示為 m1v1＋ m2v2＝ m1v1′ ＋ m2v2′ . 2．機械能守恒定律：如果一個系統(tǒng)只有 重力或彈力做功 ，則系統(tǒng)在發(fā)生動能和勢能的轉(zhuǎn)化過程中， 機械能 的總量保持不變． 用公式表示為 mgh1＋ 12mv12＝ mgh2＋ 12mv22. 3．守恒與不變 (1)守恒定律可以用來判斷某個變化 是否可能發(fā)生 ，以及一旦發(fā)生變化，物體 初、末狀態(tài) 之間應(yīng)滿足什么樣的關(guān)系． (2)能量守恒：能量是物理學(xué)中最重要的物 理量之一，而且具有 各種各樣 的形式，各種形式的能量可以相互轉(zhuǎn)化，但總能量 不變． (3)物理學(xué)中各種各樣的守恒定律，本質(zhì)上就是 某種物理量保持不變． 因此，守恒定律其實正是自然界和諧統(tǒng)一規(guī)律的體現(xiàn)． 4．守恒與對稱 對稱的本質(zhì)是 具有某種不變性． 解決學(xué)生疑難點： 一、動量和能量的綜合問題分析 動量和能量的綜合問題往往涉及的物體多、過程多、題目綜合性強，解題時要認真分析物體間相互作用的過程，將過程合理分段，明確 在每一個子過程中哪些物體組成的系統(tǒng) 動量守恒，哪些物體組成的系統(tǒng)機械能守恒，然后針對不同的過程和系統(tǒng)選擇動量守恒定律或機械能守恒定律或能量守恒定律列方程求解． 例 1 如圖 1所示， 圖 1 坡道頂端距水平面高度為 h，質(zhì)量為 m1的小物塊 A從坡道頂端由靜止滑下，進入水平面上的滑道時無機械能損失，為使 A制動，將輕彈簧的一端固定在水平滑道延長線 M處的墻上，另一端與質(zhì)量為 m2的擋板 B相連，彈簧處于原長時， B恰位于滑道的末端 O點． A與 B碰撞時間極短，碰后結(jié)合在一起共同壓縮彈簧，已知在 OM段 A、 B與水平面間的動摩擦因數(shù)均為 μ ，其余各處的摩擦不計，重力加速度為 g，求： (1)物塊 A在與擋板 B碰撞前瞬間速度 v的大??； (2)彈簧最大壓縮量為 d時的彈性勢能 Ep(設(shè)彈簧處于原長時彈性勢能為零 )． 解析 (1)由機械能守恒定律，有 m1gh＝ 12m1v2， v＝ 2gh. (2)A、 B在碰撞過程中內(nèi)力遠大于外力，由動量守恒定律得 m1v＝ (m1＋ m2)v′ A、 B克服摩擦力所做的功 W＝ μ (m1＋ m2)gd 由能 量守恒定律得， 12(m1＋ m2)v′ 2＝ Ep＋ μ (m1＋ m2)gd， 解得 Ep＝ m 21m1＋ m2gh－ μ (m1＋ m2)gd. 答案 (1) 2gh (2) m 21m1＋ m2gh－ μ (m1＋ m2)gd 例 2 如圖 2所示， 圖 2 一光滑水平桌面 AC 與一半徑為 R 的光滑半圓形軌道相切于 C 點，且兩者固定不 動，一長 L為 m的細繩，一端固定于 O點，另一端系一個質(zhì)量 m1為 kg 的小球．當(dāng)小球在豎直方向靜止時，球?qū)λ阶烂娴淖饔昧偤脼榱?，現(xiàn)將球提起使細繩處于水平位置時無初速度釋放，當(dāng)小球 m1擺至最低點時，恰與放在桌面上的質(zhì)量 m2為 kg的小鐵球正碰，碰后 m1小球以 2 m/s的速度彈回， m2小球?qū)⒀匕雸A形軌道運動，恰好能通過最高點 10 m/s2，求： (1)m2在圓形軌道最低點 C的速度
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