《山東省2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 動量守恒定律 第2節(jié) 動量守恒定律及其應(yīng)用課件 新人教版.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《山東省2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 動量守恒定律 第2節(jié) 動量守恒定律及其應(yīng)用課件 新人教版.ppt（44頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第2節(jié)動量守恒定律及其應(yīng)用,知識梳理,考點自診,一、動量守恒定律及其應(yīng)用 1.動量守恒定律 (1)內(nèi)容:如果一個系統(tǒng) 不受外力,或者所受外力的矢量和為零,這個系統(tǒng)的總動量保持不變,這就是動量守恒定律。 (2)表達(dá)式 p= p,系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p。 m1v1+m2v2= m1v1+m2v2,相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng),作用前的動量和等于作用后的動量和。 p1= -p2,相互作用的兩個物體動量的增量等大反向。 p= 0,系統(tǒng)總動量的增量為零。,知識梳理,考點自診,2.動量守恒的條件 不受外力或所受外力的合力為零,不是系統(tǒng)內(nèi)每個物體所受的合外力都為零,更不能認(rèn)為系統(tǒng)處

2、于 平衡狀態(tài)。,知識梳理,考點自診,二、彈性碰撞和非彈性碰撞 1.碰撞 物體間的相互作用持續(xù)時間 很短,而物體間相互作用力 很大的現(xiàn)象。 2.特點 在碰撞現(xiàn)象中,一般都滿足內(nèi)力 遠(yuǎn)大于外力,可認(rèn)為相互碰撞的系統(tǒng)動量守恒。 3.分類,知識梳理,考點自診,1.判斷下列說法的正誤。 (1)系統(tǒng)動量不變是指系統(tǒng)的動量大小和方向都不變。() (2)動量守恒定律表達(dá)式m1v1+m2v2=m1v1+m2v2是矢量式,應(yīng)用時一定要規(guī)定正方向,且其中的速度必須相對同一個慣性參考系。() (3)若在光滑水平面上的兩球相向運動,碰后均變?yōu)殪o止,則兩球碰前的動量大小一定相等。() (4)只要系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力,系統(tǒng)的動

3、量就不可能守恒。() (5)無論碰撞、反沖還是爆炸類問題,動能都不會增大。() (6)兩物體組成的系統(tǒng)總動量守恒,這個系統(tǒng)中兩個物體的動量變化總是大小相等、方向相反。() (7)彈性碰撞過程中系統(tǒng)動量一定守恒。() (8)非彈性碰撞過程中系統(tǒng)動量不一定守恒。(),答案,知識梳理,考點自診,2.(2017江蘇卷)甲、乙兩運動員在做花樣滑冰表演,沿同一直線相向運動,速度大小都是1 m/s。甲、乙相遇時用力推對方,此后都沿各自原方向的反方向運動,速度大小分別為1 m/s和2 m/s。求甲、乙兩運動員的質(zhì)量之比。,答案,解析,知識梳理,考點自診,3.(2018湖北鄂州三模)為了模擬宇宙大爆炸初期的情境

4、,科學(xué)家利用粒子加速器來加速兩個帶正電的重離子,使它們沿同一條直線相向運動而發(fā)生猛烈碰撞。若要碰撞前的動能盡可能多地轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,應(yīng)設(shè)法使這兩個重離子在碰撞前的瞬間具有相同大小的() A.速度B.動能C.動量D.質(zhì)量,答案,解析,知識梳理,考點自診,4.(2018合肥市第二次教學(xué)質(zhì)檢)如圖所示,某人站在一輛平板車的右端,車靜止在光滑的水平地面上,現(xiàn)人用鐵錘連續(xù)敲擊車的右端。下列對平板車的運動情況描述正確的是() A.錘子掄起的過程中,車向右運動 B.錘子下落的過程中,車向左運動 C.錘子掄至最高點時,車速度為0 D.錘子敲擊車瞬間,車向左運動,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,

5、動量守恒定律的條件及應(yīng)用 1.動量守恒的條件 (1)理想守恒:系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為零,則系統(tǒng)動量守恒。 (2)近似守恒:系統(tǒng)受到的外力矢量和不為零,但當(dāng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時,系統(tǒng)的動量可近似看成守恒。 (3)某一方向上守恒:系統(tǒng)在某個方向上所受外力矢量和為零時,系統(tǒng)在該方向上動量守恒。,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,2.動量守恒定律的“六種”性質(zhì),命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,典例1如圖所示,甲、乙兩船的總質(zhì)量(包括船、人和貨物)分別為10m、12m,兩船沿同一直線同一方向運動,速度分別為2v0、v0。為避免兩船相撞,乙船上的人將一質(zhì)量為m的貨物

6、沿水平方向拋向甲船,甲船上的人將貨物接住,求拋出貨物的最小速度。(不計水的阻力),命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,答案:4v0 解析:設(shè)乙船上的人拋出貨物的最小速度大小為vmin,拋出貨物后船的速度為v1,甲船上的人接到貨物后船的速度為v2, 先選乙船、人和貨物為研究系統(tǒng),由動量守恒定律得12mv0=11mv1-mvmin 再選甲船、人和貨物為研究系統(tǒng),由動量守恒定律得10m2v0-mvmin=11mv2 為避免兩船相撞應(yīng)滿足v1=v2 聯(lián)立式得vmin=4v0。,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,思維點撥選系統(tǒng)選過程查受力選正方向標(biāo)列方程。,應(yīng)用動量守恒定律

7、解題時應(yīng)該首先判斷動量是否守恒,這就需要理解好動量守恒的條件,基本思路如下,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學(xué)即練 1.(2017全國卷)將質(zhì)量為1.00 kg的模型火箭點火升空,50 g燃燒的燃?xì)庖源笮?00 m/s的速度從火箭噴口在很短時間內(nèi)噴出。在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g,火箭的動量大小為(噴出過程中重力和空氣阻力可忽略)() A.30 kgm/sB.5.7102 kgm/s C.6.0102 kgm/sD.6.3102 kgm/s,答案,解析,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,2.(2018云南昭通市五校聯(lián)考改編)如圖所示,三輛相同的平板小車A,B,C成一

8、直線排列,靜止在光滑水平地面上,c車上一個小孩跳到b車上,接著又立即從b車跳到a車上,小孩跳離c車和b車時對地的水平速度相同,他跳到a車上沒有走動便相對a車保持靜止,此后() A.b車的向右運動,速率是c車的2倍 B.a,b兩車的運動速率相等 C.三輛車的運動速率相等 D.a、c兩車的運動方向一定相反,命題點五,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,3.(多選) 如圖所示,A、B兩物體的中間用一段細(xì)繩相連并有一壓縮的彈簧,放在平板小車C上后,A、B、C均處于靜止?fàn)顟B(tài)。若地面光滑,則在細(xì)繩被剪斷后,A、B從C上未滑離之前,A、B在C上向相反方向滑動的過程中() A.若A、B與C之間

9、的摩擦力大小相同, 則A、B組成的系統(tǒng)動量守恒,A、B、 C組成的系統(tǒng)動量守恒 B.若A、B與C之間的摩擦力大小相同,則A、B組成的系統(tǒng)動量不守恒,A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒 C.若A、B與C之間的摩擦力大小不相同,則A、B組成的系統(tǒng)動量不守恒,A、B、C組成的系統(tǒng)動量不守恒 D.若A、B與C之間的摩擦力大小不相同,則A、B組成的系統(tǒng)動量不守恒,A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒,答案,解析,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,碰撞模型的規(guī)律及應(yīng)用 1.碰撞現(xiàn)象滿足的規(guī)律 (1)動量守恒定律。 (2)機械能不增加。 (3)速度要合理。 若碰前兩物體同向運動,則應(yīng)有v后v前,碰后原來在

10、前的物體速度一定增大,若碰后兩物體同向運動,則應(yīng)有v前v后。 碰前兩物體相向運動,碰后兩物體的運動方向不可能都不改變。,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,2.彈性碰撞的結(jié)論 兩球發(fā)生彈性碰撞時應(yīng)滿足動量守恒和機械能守恒。以質(zhì)量為m1、速度為v1的小球與質(zhì)量為m2的靜止小球發(fā)生正面彈性碰撞為例,則有 m1v1=m1v1+m2v2,結(jié)論:(1)當(dāng)m1=m2時,v1=0,v2=v1(質(zhì)量相等,速度交換); (2)當(dāng)m1m2時,v10,v20,且v2v1(大碰小,一起跑); (3)當(dāng)m10(小碰大,要反彈); (4)當(dāng)m1m2時,v1=v1,v2=2v1(極大碰極小,大不變,小加倍);

11、 (5)當(dāng)m1m2時,v1=-v1,v2=0(極小碰極大,小等速率反彈,大不變)。,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,典例2如圖所示,在足夠長的光滑水平面上,物體A、B、C位于同一直線上,A位于B、C之間。A的質(zhì)量為m,B、C的質(zhì)量都為M,三者都處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)使A以某一速度向右運動,求m和M之間滿足什么條件才能使A只與B、C各發(fā)生一次碰撞。設(shè)物體間的碰撞都是彈性的。,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,命題點五,解析: A向右運動與C發(fā)生第一次碰撞,碰撞過程中,系統(tǒng)的動量守恒、機械能守恒。設(shè)速度向右方向為正,開始時A的速度為v0,第一次碰撞后C的速度為vC1,A

12、的速度為vA1,由動量守恒定律和機械能守恒定律得: mv0=mvA1+MvC1,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,命題點五,如果mM,第一次碰撞后,A與C速度同向,且A的速度小于C的速度,不可能與B發(fā)生碰撞;如果m=M,第一次碰撞后,A停止,C以A碰撞的速度向右運動,A不可能與B發(fā)生碰撞;所以只需要考慮mM的情況。 第一次碰撞后,A反向運動與B發(fā)生碰撞。設(shè)與B發(fā)生碰撞后,A的,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,思維點撥要使A只與B、C各發(fā)生一次碰撞,則A先與C碰撞后要反彈并與B發(fā)生碰撞,且A的最終速度要小于C的速度。 對碰撞問題要有一個清晰的物理觀念:一是對一個給定的碰撞,一般認(rèn)為

13、動量守恒,關(guān)鍵再看總動能是否增加;二是一個符合實際的碰撞,除動量守恒外還要滿足能量守恒,注意碰撞完成后不可能,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學(xué)即練 4.(2018高考物理全國卷押題卷)3個質(zhì)量分別為m1、m2、m3的小球,半徑相同, 并排懸掛在長度相同的3根豎直繩上,彼此恰好相互接觸。現(xiàn)把質(zhì)量為m1的小球拉開一些,如圖中虛線所示,然后釋放,經(jīng)球1與球2、球2與球3相碰之后,3個球的動量相等。若各球間碰撞時均為彈性碰撞,且碰撞時間極短,不計空氣阻力,則m1m2m3為() A.631B.231C.211D.321,命題點五,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,

14、5.(2018吉林市三次調(diào)研)甲、乙兩球在水平光滑軌道上向同方向運動,已知它們的動量分別是p1=5 kgm/s,p2=7 kgm/s,甲從后面追上乙并發(fā)生碰撞,碰后乙球的動量變?yōu)?0 kgm/s,則兩球質(zhì)量m1與m2間的關(guān)系可能是下面的哪種() A.m1=m2B.2m1=m2C.4m1=m2D.6m1=m2,答案,解析,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,6.如圖所示,人站在滑板A上,以v0=3 m/s的速度沿光滑水平面向右運動,當(dāng)靠近前方的橫桿時,人相對滑板豎直向上起跳越過橫桿,A從橫桿下方通過,與靜止的滑板B發(fā)生碰撞并粘在一起,之后人落到B上,與滑板一起運動,已知人、滑板A和

15、滑板B的質(zhì)量分別為m人=70 kg、mA=10 kg和mB=20 kg,求: (1)A、B碰撞過程中,A對B的沖量的大小和方向; (2)人最終與滑板的共同速度的大小。,命題點五,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,“人船模型”類問題的處理方法 1.“人船模型”問題 兩個原來靜止的物體發(fā)生相互作用時,若所受外力的矢量和為零,則動量守恒,在相互作用的過程中,任一時刻兩物體的速度大小之比等于質(zhì)量的反比。這樣的問題歸為“人船模型”問題。,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,2.“人船模型”的特點 (1)兩物體滿足動量守恒定律:m1v1-m2v2=0。 (2)運動特點:人動

16、船動,人靜船靜,人快船快,人慢船慢,人左船右;,(3)應(yīng)用此關(guān)系時要注意一個問題:公式v1、v2和x一般都是相對地面而言的。,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,典例3載人氣球原靜止于高h(yuǎn)的高空,氣球質(zhì)量為m0,人的質(zhì)量為m,若人沿繩梯滑至地面,則繩梯至少為多長?,解析:氣球和人原來靜止于空中,說明系統(tǒng)所受合力為零,故人下滑過程中系統(tǒng)動量守恒。人著地時,繩梯至少應(yīng)觸及地面,若設(shè)繩 梯長為l,人沿繩梯滑至地面的時間為t,由動量守恒定律有,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,應(yīng)用“人船模型”求解問題應(yīng)注意以下兩點 (1)適用條件 系統(tǒng)由兩個物體組成且相互作用前靜止,系統(tǒng)

17、總動量為零; 在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對運動的過程中至少有一個方向的動量守恒(如水平方向或豎直方向)。 (2)畫草圖 解題時要畫出各物體的位移關(guān)系草圖,找出各長度間的關(guān)系,注意兩物體的位移是相對同一參考系的位移。,思維點撥氣球和人組成的系統(tǒng)是否符合“人船模型”?畫出初、末狀態(tài)圖,找出各自對地位移套用“人船模型”。,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學(xué)即練 7.(2018河南鶴壁高中段考)有一只小船停靠在湖邊碼頭,小船又窄又長(估計重一噸左右)。一位同學(xué)想用一個卷尺粗略測定它的質(zhì)量。他進(jìn)行了如下操作:首先將船平行于碼頭自由停泊,輕輕從船尾上船,走到船頭停下,而后輕輕下船。用卷尺測出船后退

18、的距離d,然后用卷尺測出船長L。已知他的自身質(zhì)量為m,水的阻力不計,船的質(zhì)量為(),答案,解析,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,8.如圖所示,一個傾角為的直角斜面體靜置于光滑水平面上,斜面體質(zhì)量為M,頂端高度為h,今有一質(zhì)量為m的小物體,沿光滑斜面下滑,當(dāng)小物體從斜面頂端自由下滑到底端時,斜面體在水平面上移動的距離是(),答案,解析,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,子彈打木塊模型 子彈打木塊的兩種常見類型: (1)木塊放在光滑的水平面上,子彈以初速度v0射擊木塊。 運動性質(zhì):子彈對地在木塊對子彈的力作用下做勻減速直線運動;木塊在子彈對木塊的作用下做勻加速運動

19、。 圖象描述:從子彈擊中木塊時刻開始,在同一個v-t坐標(biāo)中,兩者的速度圖線如圖甲(子彈穿出木塊)或乙(子彈停留在木塊中)所示。,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,圖中,圖線的縱坐標(biāo)給出各時刻兩者的速度,圖線的斜率反映了兩者的加速度。兩圖線間陰影部分面積則對應(yīng)了兩者間的相對位移。 方法:把子彈和木塊看成一個系統(tǒng),利用1.系統(tǒng)水平方向動量守恒;2.系統(tǒng)的能量守恒(機械能不守恒);3.對木塊和子彈分別利用動能定理。 推論:系統(tǒng)損失的機械能等于阻力乘以相對位移,即E=Ffd。 (2)物塊固定在水平面,子彈以初速度v0射擊木塊,對子彈利用動能定理,可得,命題點五,命題點一,命題點二,命題

20、點三,命題點四,兩種類型的共同點: 系統(tǒng)內(nèi)相互作用的兩物體間的一對摩擦力做功的總和恒為負(fù)值。(因為有一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能) 摩擦生熱的條件:必須存在滑動摩擦力和相對滑行的路程。大小為Q=Ffs,其中Ff是滑動摩擦力的大小,s是兩個物體的相對位移(在一段時間內(nèi)“子彈”射入“木塊”的深度,就是這段時間內(nèi)兩者相對位移的大小,所以說是一個相對運動問題)。 靜摩擦力可對物體做功,但不能產(chǎn)生內(nèi)能(因為兩物體的相對位移為零)。,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,典例4如圖所示,在光滑水平面上有一輛質(zhì)量M=8 kg的平板小車,車上有一個質(zhì)量m=1.9 kg的木塊(木塊可視為質(zhì)點),車與木塊均

21、處于靜止?fàn)顟B(tài)。一顆質(zhì)量m0=0.1 kg的子彈以v0=200 m/s的初速度水平向左飛,瞬間擊中木塊并留在其中。已知木塊與平板之間的動摩擦因數(shù)=0.5。(g取10 m/s2) (1)求子彈射入木塊后瞬間子彈和木塊的共同速度; (2)若木塊不會從小車上落下,求三者的共同速度; (3)若是木塊剛好不會從車上掉下,則小車的平板至少多長?,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,答案:(1)10 m/s(2)2 m/s(3)8 m 解析:(1)子彈射入木塊過程系統(tǒng)動量守恒,以水平向左為正,則由動量守恒有m0v0=(m0+m)v1,(2)子彈、木塊、小車系統(tǒng)動量守恒,以向左為正方向,由動量守恒

22、定律得(m0+m)v1=(m0+m+M)v,(3)子彈擊中木塊到木塊相對小車靜止過程,由能量守恒定律得,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,思維點撥(1)子彈射入木塊的過程中,子彈與木塊組成的系統(tǒng)動量守恒,由動量守恒定律可以求出共同速度; (2)子彈、木塊、小車組成的系統(tǒng)動量守恒,由動量守恒定律求出它們的共同速度; (3)對系統(tǒng)由能量守恒定律求出小車的平板的最小長度。,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,即學(xué)即練 9.(2018福建四校第二次聯(lián)考)長為L、質(zhì)量為M的木塊在粗糙的水平面上處于靜止?fàn)顟B(tài),有一質(zhì)量為m的子彈(可視為質(zhì)點)以水平速度v0擊中木塊并恰好未穿出。

23、設(shè)子彈射入木塊過程時間極短,子彈受到木塊的阻力恒定,木塊運動的最大距離為s,重力加速度為g,求: (1)木塊與水平面間的動摩擦因數(shù); (2)子彈在射入木塊過程中產(chǎn)生多少熱量。,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,命題點五,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,命題點五,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,命題點五,滑塊木板模型問題 滑塊木板模型作為力學(xué)的基本模型經(jīng)常出現(xiàn),也是一個高頻的考查模型。是對直線運動和牛頓運動定律和動量守恒定律有關(guān)知識的綜合應(yīng)用,能力要求很高,往往以壓軸題形式出現(xiàn)。這類問題可分為兩類: 1.沒有外力參與,滑塊與木板組成的系統(tǒng)動量守恒,系統(tǒng)

24、除遵從動量守恒定律外,還遵從能量守恒定律,摩擦力與相對路程的乘積等于系統(tǒng)動能的損失,即Ffs滑=Ek。此類問題雖然受恒力作用時可以應(yīng)用牛頓運動定律和運動學(xué)公式求解,但是求解過程相當(dāng)麻煩,受變力作用時更是無能為力,因此選用能量守恒和動量守恒求解是最好選擇。 2.系統(tǒng)受到外力,這時對滑塊和木板一般隔離分析,畫出它們運動的示意圖,應(yīng)用牛頓運動定律和運動學(xué)公式求解。此類問題請參見第三章“滑塊木板模型”。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,命題點五,典例5如圖所示,光滑的水平面上有兩個完全一樣的長木板A和B,在A板的右側(cè)邊緣放有小滑塊C,開始A、C以相同的速度v0向右勻速運動,與靜止在水平面上的木

25、板B發(fā)生正碰,碰后兩木板粘在一起并繼續(xù)向右運動,最終滑塊C剛好沒有從木板上掉下。已知木板A、B和滑塊C的質(zhì)量均為m,C與A、B之間的動摩擦因數(shù)均為。求: (1)最終滑塊C的速度; (2)木板B的長度L。,答案,解析,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,命題點五,思維點撥(1)AB碰撞一直到最終ABC一起向右運動的過程中,ABC組成的系統(tǒng)動量守恒,以v0方向為正方向,根據(jù)動量守恒定律列式求解最終的共同速度; (2)AB碰撞過程中,AB組成的系統(tǒng)動量守恒,根據(jù)動量守恒定律求出碰撞后AB的速度,此后A在C上滑行過程中,根據(jù)能量守恒列式求解L。 應(yīng)用動量守恒定律解決板塊模型問題,一定要弄清守恒條件。,命題點一,命題點二,命題點三,命題點四,命題點五,即學(xué)即練 11.(2018重慶調(diào)研) 如圖所示,質(zhì)量為M的長木板A在光滑水平面上,以大小為v0的速度向左運動,一質(zhì)量為m的小木塊B(可視為質(zhì)點),以大小也為v0的速度水平向右運動沖上木板左端,B、A間動摩擦因數(shù)為,最后B不會滑離A。已知M=2m,重力加速度為g。求: (1)A、B最后的速度; (2)木板A的最短長度。,答案,解析,