第05節(jié)自然界中的守恒定律

1、自然界中的守恒定律的應(yīng)用- “彈簧模型 ”學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、 掌握彈簧在被壓縮到最短、恢復(fù)原長(zhǎng)、 拉到最長(zhǎng)、再次恢復(fù)原長(zhǎng)的過(guò)程中兩物體速度和彈簧彈性勢(shì)能的變化。2、 掌握彈簧在被壓縮到最短、恢復(fù)原長(zhǎng)、被拉到最長(zhǎng)等特殊位置的速度以及彈性勢(shì)能特點(diǎn)。3、加深對(duì)動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律的理解，解決多體多過(guò)程問(wèn)題?！菊n前準(zhǔn)備】一、 復(fù)習(xí)：1、能量守恒：機(jī)械能守恒的條件：_2、動(dòng)量守恒：動(dòng)量守恒的條件：_3、物體發(fā)生彈性碰撞，一動(dòng)撞一靜，地面光滑，滿(mǎn)足的關(guān)系：方程： 1、2、若 m m ，則 v， v，表示碰撞后 _ 121_2_若 m >m ，則 v ,v ，表示 _1212若 m <m

2、 ，則 v ，表示 _ 121二、課前練習(xí)：1.( 動(dòng)量守恒條件的理解)( 多選 ) 如圖所示， 在光滑水平地面上有A、B兩個(gè)木塊， A、B 之間用一輕彈簧連接. A靠在墻壁上，用力確的是()F 向左推B使兩木塊之間的彈簧壓縮并處于靜止?fàn)顟B(tài). 若突然撤去力F，則下列說(shuō)法中正A. 木塊 A 離開(kāi)墻壁前， A、 B和彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能也守恒B. 木塊 A 離開(kāi)墻壁前， A、 B和彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒，但機(jī)械能守恒C.木塊 A 離開(kāi)墻壁后， A、 B和彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能也守恒D.木塊 A 離開(kāi)墻壁后， A、 B和彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒，但機(jī)械能守恒2. ( 動(dòng)量守恒條件

3、的理解) 一顆子彈水平射入置于光滑水平面上的木塊A 并留在其中， A、B 用一根彈性良好的輕質(zhì)彈簧連在一起，如圖所示. 則在子彈打擊木塊A及彈簧被壓縮的過(guò)程中，對(duì)子彈、兩木塊和彈簧組成的系統(tǒng)()A. 動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒B.動(dòng)量不守恒，機(jī)械能守恒C. 動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒D.無(wú)法判定動(dòng)量、機(jī)械能是否守恒3、如圖所示，置于光滑水平面上，B 與一輕質(zhì)彈簧的一端相連，木塊B 的質(zhì)量為2 kg ，彈簧的另一端固定在豎直擋板上，當(dāng)B 以4 m/s的速度壓縮彈簧，當(dāng)彈簧被壓縮到最短時(shí)，彈簧具有的彈性勢(shì)能大小為()A.4 JB.8 JC.16 JD.32 J【新課教學(xué)】一、兩物體與彈簧系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析1

4、. 對(duì)于彈簧類(lèi)問(wèn)題，在作用過(guò)程中，若系統(tǒng)合外力為零，或系統(tǒng)所受的外力遠(yuǎn)小于系統(tǒng)內(nèi)各物體間的內(nèi)力時(shí)，則滿(mǎn)足動(dòng)量守恒 .2. 整個(gè)過(guò)程往往涉及到多種形式的能的轉(zhuǎn)化，如：彈性勢(shì)能、動(dòng)能、內(nèi)能、重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，應(yīng)用能量守恒定律解決此類(lèi)問(wèn)題 .請(qǐng)分析彈簧在一個(gè)變化周期內(nèi)，兩物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并寫(xiě)出各特殊位置兩小球的速度和彈簧的彈性勢(shì)能：VA=V0m1VB=0彈簧原長(zhǎng)彈簧被壓彈簧被拉縮到最短到最長(zhǎng)m2彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)原長(zhǎng)最短最短原長(zhǎng)原長(zhǎng)最長(zhǎng)最長(zhǎng)原長(zhǎng)受力分析運(yùn)動(dòng)分析壓縮到最短恢復(fù)原長(zhǎng)拉到最長(zhǎng)彈性勢(shì)能最短：規(guī)律方程最長(zhǎng)：恢復(fù)原長(zhǎng)：其他位置：若 m1 m2 ,速度特點(diǎn)若 m1m2 ,若 m1 m2 ,例題

5、 1：如圖所示， 位于光滑水平桌面上的小滑塊P和Q質(zhì)量均為 2 kg，都可視為質(zhì)點(diǎn) . 與輕質(zhì)彈簧相連。Q設(shè) Q靜止， P 以 4 m/s 的初速度向 Q運(yùn)動(dòng)并與彈簧發(fā)生碰撞，P 與彈簧接觸后不再與彈簧分開(kāi)?；A(chǔ)任務(wù) 1：彈簧被壓縮到最短時(shí)的彈性勢(shì)能等于()( 請(qǐng)?jiān)诳瞻滋帉?xiě)出關(guān)鍵方程）A.4 JB.8 JC.16 JD.32 J基礎(chǔ)任務(wù)2：彈簧再次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，P、 Q兩物體的速度分別是（）A. 4 m/s， 0B. 2 m/s， 2 m/s ，C. 1 m/s， 3 m/s ，D. 0， 4 m/s基礎(chǔ)任務(wù)3：當(dāng)物體 P 的速度為 1 m/s 時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能是（）A.4 JB.6 JC.8

6、 JD.16 J完成基本任務(wù)后可以繼續(xù)完成以下拓展任務(wù)（可以到“微課中心”觀看微課）：( 請(qǐng)?jiān)诳瞻滋帉?xiě)出關(guān)鍵方程）拓展任務(wù)1：如圖所示，位于光滑水平桌面上的小滑塊P 和 Q質(zhì)量分別為4 kg 、 2 kg ，都可視為質(zhì)點(diǎn). Q與輕質(zhì)彈簧相連。設(shè)Q靜止， P 以 4 m/s 的初速度向Q運(yùn)動(dòng)并與彈簧發(fā)生碰撞，P 與彈簧接觸后不再與彈簧分開(kāi)。彈簧再次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，P、 Q兩物體的速度分別是（）A. 0， 4 m/sB.4 m/s ， 16 m/s ，33C.4 m/s ， 16 m/s ，D.4 m/s ， 8 m/s3333拓展任務(wù)2：如圖所示，位于光滑水平桌面上的小滑塊P 和 Q質(zhì)量分別為2 k

7、g 、 4 kg ，都可視為質(zhì)點(diǎn). Q與輕質(zhì)彈簧相連。設(shè)Q靜止， P 以 4 m/s 的初速度向Q運(yùn)動(dòng)并與彈簧發(fā)生碰撞，P 與彈簧接觸后不再與彈簧分開(kāi)。彈簧再次恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，P、 Q兩物體的速度分別是（）A. 0 ， 4 m/sB.4 m/s ， 16 m/s ，33C.4 m/s ， 16 m/s ，D.4 m/s ， 8 m/s3333小結(jié)：此類(lèi)型彈簧模型，系統(tǒng)滿(mǎn)足的規(guī)律：1、 _2、 _二、三個(gè)物體與彈簧組成的系統(tǒng)例題 2、如圖所示，一輕質(zhì)彈簧兩端連著物體A和 ，放在光滑的水平面上，物體A被水平速度為v0 的子彈B射中并且子彈嵌在其中 . 已知子彈的質(zhì)量為m，物體 A 的質(zhì)量為 3m，物體

8、 B 的質(zhì)量為 4m，( 請(qǐng)?jiān)诳瞻滋帉?xiě)出關(guān)鍵方程）基礎(chǔ)任務(wù)1：彈簧壓縮到最短時(shí)B 的速度大小為 ()v0v0v0v0A.2B.4C.8D.3基礎(chǔ)任務(wù)2：系統(tǒng)中彈簧的最大彈性勢(shì)能（）A.1 mv02B.7 mv0 2 C.1 mv0 2 D.3 mv0 2161628拓展任務(wù)： 兩物塊 A、 B用輕彈簧相連，質(zhì)量均為2 kg ，初始時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)，A、 B 兩物塊都以v 6 m/s的速度在光滑的水平地面上運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量為4 kg 的物塊 C靜止在前方，如圖3 所示 . B 與 C碰撞后二者會(huì)粘在一起運(yùn)動(dòng) . 則在以后的運(yùn)動(dòng)中：圖 3(1) 當(dāng)彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí)，物塊A的速度為多大？(2) 系統(tǒng)中彈

9、性勢(shì)能的最大值是多少？【課堂小結(jié)】處理“彈簧模型”問(wèn)題的步驟：1、 _2、 _3、 _【課后作業(yè)】1. 如圖所示，光滑水平面上有A、 B、 C三個(gè)物塊，其質(zhì)量分別為mA = 2.0kg ， mB = 1.0kg， mC = 1.0kg 現(xiàn)用一輕彈簧將 A、 B 兩物塊連接，并用力緩慢壓縮彈簧使A、 B兩物塊靠近，此過(guò)程外力做108J（彈簧仍處于彈性限度內(nèi)），然后同時(shí)釋放A、 B，彈簧開(kāi)始逐漸變長(zhǎng)，當(dāng)彈簧剛好恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，C恰以 4m/s 的速度迎面與 B 發(fā)生碰撞并粘連在一起求：（ 1）彈簧剛好恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)（ B 與 C碰撞前） A 和 B 物塊速度的大?。?2）當(dāng)彈簧第二次被壓縮時(shí)，彈簧具有的最大彈性勢(shì)能2、兩個(gè)小球A和 B 用輕質(zhì)彈簧相連，在光滑的水平軌道上處于靜止?fàn)顟B(tài)。在它們左邊有一垂直于軌道的固定擋板 ，右邊有一小球C沿軌道以速度 V 射向B球，如圖所示。與B發(fā)生撞碰并立即結(jié)成一個(gè)整體DP0C。在它們繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，當(dāng)彈簧長(zhǎng)度變到最短時(shí)，長(zhǎng)度突然被鎖定，不再改變