2019高考物理一轮复习 第六章 动量守恒定律 力学三大观点 第2节 动量守恒定律及其应用课件 新人教版.ppt

第2节动量守恒定律及其应用 知识梳理 考点自诊 一 动量守恒定律及其应用1 动量守恒定律 1 内容 如果一个系统不受外力 或者所受外力的矢量和为零 这个系统的总动量保持不变 这就是动量守恒定律 2 表达式 p p 系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 相互作用的两个物体组成的系统 作用前的动量和等于作用后的动量和 p1 p2 相互作用的两个物体动量的增量等大反向 p 0 系统总动量的增量为零 知识梳理 考点自诊 2 动量守恒的条件不受外力或所受外力的合力为零 不是系统内每个物体所受的合外力都为零 更不能认为系统处于平衡状态 知识梳理 考点自诊 二 弹性碰撞和非弹性碰撞1 碰撞物体间的相互作用持续时间很短 而物体间相互作用力很大的现象 2 特点在碰撞现象中 一般都满足内力远大于外力 可认为相互碰撞的系统动量守恒 3 分类 知识梳理 考点自诊 1 2017 江苏卷 甲 乙两运动员在做花样滑冰表演 沿同一直线相向运动 速度大小都是1m s 甲 乙相遇时用力推对方 此后都沿各自原方向的反方向运动 速度大小分别为1m s和2m s 求甲 乙两运动员的质量之比 答案 3 2 知识梳理 考点自诊 2 2017 吉林长春南关区期末 运送人造地球卫星的火箭开始工作后 火箭做加速运动的原因是 A 燃料燃烧推动空气 空气反作用力推动火箭B 火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后排出 气体的反作用力推动火箭C 火箭吸入空气 然后向后排出 空气对火箭的反作用力推动火箭D 火箭燃料燃烧发热 加热周围空气 空气膨胀推动火箭 答案 解析 知识梳理 考点自诊 3 2017 江西南昌期末 有甲 乙两滑块 质量分别为3m和m 以相同的速率v在光滑水平面上相向运动 发生了碰撞 已知碰撞后 甲滑块静止不动 那么这次碰撞是 A 弹性碰撞B 非弹性碰撞C 完全非弹性碰撞D 条件不足 无法确定 答案 解析 知识梳理 考点自诊 4 如图所示 在光滑水平面上质量分别为mA 2kg mB 4kg 速率分别为vA 5m s vB 2m s的A B两小球沿同一直线相向运动 则下列叙述正确的是 A 它们碰撞前的总动量是18kg m s 方向水平向右B 它们碰撞后的总动量是18kg m s 方向水平向左C 它们碰撞前的总动量是2kg m s 方向水平向右D 它们碰撞后的总动量是2kg m s 方向水平向左 答案 解析 知识梳理 考点自诊 5 2017 安徽舒城县月考 A球的质量是m B球的质量是2m 它们在光滑的水平面上以相同的动量运动 B在前 A在后 发生正碰后 A球仍朝原方向运动 但其速率是原来的一半 碰后两球的速率比vA vB 为 A 1 2B 1 3C 2 1D 2 3 答案 解析 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 动量守恒定律的条件及应用1 动量守恒的条件 1 理想守恒 系统不受外力或所受外力的矢量和为零 则系统动量守恒 2 近似守恒 系统受到的外力矢量和不为零 但当内力远大于外力时 系统的动量可近似看成守恒 3 某一方向上守恒 系统在某个方向上所受外力矢量和为零时 系统在该方向上动量守恒 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 2 动量守恒定律的 六种 性质 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 例1如图所示 甲 乙两船的总质量 包括船 人和货物 分别为10m 12m 两船沿同一直线同一方向运动 速度分别为2v0 v0 为避免两船相撞 乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船 甲船上的人将货物接住 求抛出货物的最小速度 不计水的阻力 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 答案 4v0解析 设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为vmin 抛出货物后船的速度为v1 甲船上的人接到货物后船的速度为v2 先选乙船 人和货物为研究系统 由动量守恒定律得12mv0 11mv1 mvmin 再选甲船 人和货物为研究系统 由动量守恒定律得10m 2v0 mvmin 11mv2 为避免两船相撞应满足v1 v2 联立 式得vmin 4v0 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 思维点拨选系统 选过程 查受力 建坐标 列方程 应用动量守恒定律解题时应该首先判断动量是否守恒 这就需要理解好动量守恒的条件 基本思路如下 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 即学即练1 2017 全国卷 将质量为1 00kg的模型火箭点火升空 50g燃烧的燃气以大小为600m s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出 在燃气喷出后的瞬间 火箭的动量大小为 喷出过程中重力和空气阻力可忽略 A 30kg m sB 5 7 102kg m sC 6 0 102kg m sD 6 3 102kg m s 答案 解析 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 2 2016 上海卷 如图 粗糙水平面上 两物体A B以轻绳相连 在恒力F作用下做匀速运动 某时刻轻绳断开 A在F牵引下继续前进 B最后静止 则在B静止前 A和B组成的系统动量 选填 守恒 或 不守恒 在B静止后 A和B组成的系统动量 选填 守恒 或 不守恒 答案 解析 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 3 多选 2017 河南周口商水县期中 如图所示 A B两物体的中间用一段细绳相连并有一压缩的弹簧 放在平板小车C上后 A B C均处于静止状态 若地面光滑 则在细绳被剪断后 A B从C上未滑离之前 A B在C上向相反方向滑动的过程中 A 若A B与C之间的摩擦力大小相同 则A B组成的系统动量守恒 A B C组成的系统动量守恒B 若A B与C之间的摩擦力大小相同 则A B组成的系统动量不守恒 A B C组成的系统动量守恒C 若A B与C之间的摩擦力大小不相同 则A B组成的系统动量不守恒 A B C组成的系统动量不守恒D 若A B与C之间的摩擦力大小不相同 则A B组成的系统动量不守恒 A B C组成的系统动量守恒 答案 解析 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 碰撞模型的规律及应用1 碰撞现象满足的规律 1 动量守恒定律 2 机械能不增加 3 速度要合理 若碰前两物体同向运动 则应有v后 v前 碰后原来在前的物体速度一定增大 若碰后两物体同向运动 则应有v前 v后 碰前两物体相向运动 碰后两物体的运动方向不可能都不改变 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 2 弹性碰撞的结论两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒 以质量为m1 速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例 则有m1v1 m1v1 m2v2 结论 1 当m1 m2时 v1 0 v2 v1 质量相等 速度交换 2 当m1 m2时 v1 0 v2 0 且v2 v1 大碰小 一起跑 3 当m10 小碰大 要反弹 4 当m1 m2时 v1 v1 v2 2v1 极大碰极小 大不变 小加倍 5 当m1 m2时 v1 v1 v2 0 极小碰极大 小等速率反弹 大不变 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 例2 2017 湖北宜昌西陵区期末 甲 乙两球在水平光滑轨道上向同方向运动 已知它们的动量分别是p1 5kg m s p2 7kg m s 甲从后面追上乙并发生碰撞 碰后乙球的动量变为10kg m s 则两球质量m1与m2间的关系可能是 A m1 m2B 2m1 m2C 4m1 m2D 6m1 m2 答案 解析 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 思维点拨 1 甲 乙两球在碰撞过程中动量是否守恒 2 系统的机械能会不会增加 3 碰撞后乙球的速度和甲球的速度有什么关系 答案 1 动量守恒 2 机械能不增加 3 v乙 v甲 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 即学即练4 2017 福建龙海期末 两球A B在光滑水平面上沿同一直线 同一方向运动 mA 1kg mB 2kg vA 6m s vB 2m s 当A追上B并发生碰撞后不再发生二次碰撞 两球A B速度的可能值是 A vA 5m s vB 2 5m sB vA 2m s vB 4m sC vA 4m s vB 7m sD vA 7m s vB 1 5m s 答案 解析 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 5 多选 2017 江西南昌模拟 A B两物体在光滑水平面上沿同一直线运动 如图表示发生碰撞前后的v t图线 由图线可以判断 A A B的质量比为3 2B A B作用前后总动量守恒C A B作用前后总动量不守恒D A B作用前后总动能不变 答案 解析 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 人船模型 类问题的处理方法1 人船模型的适用条件物体组成的系统动量守恒且系统中物体原来均处于静止状态 合动量为0 2 人船模型的特点 1 遵从动量守恒定律 如图所示 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 例3 2017 吉林长春南关区期末 载人气球原静止于高h的高空 气球质量为m0 人的质量为m 若人沿绳梯滑至地面 则绳梯至少为多长 解析 气球和人原来静止于空中 说明系统所受合力为零 故人下滑过程中系统动量守恒 人着地时 绳梯至少应触及地面 若设绳梯长为l 人沿绳梯滑至地面的时间为t 由动量守恒定律有 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 思维点拨气球和人组成的系统是否符合 人船模型 画出初 末状态图 找出各自对地位移 套用 人船模型 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 即学即练6 2018 河南鹤壁高中段考 有一只小船停靠在湖边码头 小船又窄又长 估计重一吨左右 一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量 他进行了如下操作 首先将船平行于码头自由停泊 轻轻从船尾上船 走到船头停下 而后轻轻下船 用卷尺测出船后退的距离d 然后用卷尺测出船长L 已知他的自身质量为m 水的阻力不计 船的质量为 答案 解析 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 7 2017 内蒙古包头九原区期末 如图所示 一个倾角为 的直角斜面体静置于光滑水平面上 斜面体质量为M 顶端高度为h 今有一质量为m的小物体 沿光滑斜面下滑 当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时 斜面体在水平面上移动的距离是 答案 解析 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 子弹打木块模型子弹打木块的两种常见类型 1 木块放在光滑的水平面上 子弹以初速度v0射击木块 运动性质 子弹对地在滑动摩擦力作用下做匀减速直线运动 木块在滑动摩擦力作用下做匀加速运动 图象描述 从子弹击中木块时刻开始 在同一个v t坐标中 两者的速度图线如图甲 子弹穿出木块 或乙 子弹停留在木块中 所示 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 图中 图线的纵坐标给出各时刻两者的速度 图线的斜率反映了两者的加速度 两图线间阴影部分面积则对应了两者间的相对位移 方法 把子弹和木块看成一个系统 利用1 系统水平方向动量守恒 2 系统的能量守恒 机械能不守恒 3 对木块和子弹分别利用动能定理 推论 系统损失的机械能等于阻力乘以相对位移 即 E Ffd 2 物块固定在水平面 子弹以初速度v0射击木块 对子弹利用动能定理 可得 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 两种类型的共同点 系统内相互作用的两物体间的一对摩擦力做功的总和恒为负值 因为有一部分机械能转化为内能 摩擦生热的条件 必须存在滑动摩擦力和相对滑行的路程 大小为Q Ff s 其中Ff是滑动摩擦力的大小 s是两个物体的相对位移 在一段时间内 子弹 射入 木块 的深度 就是这段时间内两者相对位移的大小 所以说是一个相对运动问题 静摩擦力可对物体做功 但不能产生内能 因为两物体的相对位移为零 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 例4如图所示 在光滑水平面上有一辆质量M 8kg的平板小车 车上有一个质量m 1 9kg的木块 木块可视为质点 车与木块均处于静止状态 一颗质量m0 0 1kg的子弹以v0 200m s的初速度水平向左飞 瞬间击中木块并留在其中 已知木块与平板之间的动摩擦因数 0 5 g取10m s2 1 求子弹射入木块后瞬间子弹和木块的共同速度 2 若木块不会从小车上落下 求三者的共同速度 3 若是木块刚好不会从车上掉下 则小车的平板至少多长 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 答案 1 10m s 2 2m s 3 8m解析 1 子弹射入木块过程系统动量守恒 以水平向左为正 则由动量守恒有m0v0 m0 m v1 2 子弹 木块 小车系统动量守恒 以向左为正方向 由动量守恒定律得 m0 m v1 m0 m M v 3 子弹击中木块到木块相对小车静止过程 由能量守恒定律得 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 思维点拨 1 子弹射入木块的过程中 子弹与木块组成的系统动量守恒 由动量守恒定律可以求出共同速度 2 子弹 木块 小车组成的系统动量守恒 由动量守恒定律求出它们的共同速度 3 对系统由能量守恒定律求出小车的平板的最小长度 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 即学即练8 2017 山西模拟 如图所示 一质量m1 0 45kg的平顶小车静止在光滑的水平轨道上 质量m2 0 5kg的小物块 可视为质点 静止在车顶的右端 一质量为m0 0 05kg的子弹 以水平速度v0 100m s射中小车左端并留在车中 最终小物块相对地面以2m s的速度滑离小车 已知子弹与车的作用时间极短 物块与车顶面的动摩擦因数 0 8 认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力 g取10m s2 求 1 子弹相对小车静止时小车速度的大小 2 小车的长度L 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 答案 1 10m s 2 2m解析 1 子弹进入小车的过程中 子弹与小车组成的系统动量守恒 由动量守恒定律得m0v0 m0 m1 v1解得v1 10m s 2 三物体组成的系统动量守恒 由动量守恒定律得 m0 m1 v1 m0 m1 v2 m2v3解得v2 8m s由能量守恒定律可得 解得L 2m 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 9 质量为m的子弹 以水平初速度v0射向质量为m0的长方体木块 1 设木块可沿光滑水平面自由滑动 子弹留在木块内 木块对子弹的阻力恒为Ff 求子弹射入木块的深度L 并讨论 随m0的增大 L如何变化 2 设v0 900m s 当木块固定于水平面上时 子弹穿出木块的速度为v1 100m s 若木块可沿光滑水平面自由滑动 子弹仍以v0 900m s的速度射向木块 发现子弹仍可穿出木块 求的取值范围 两次子弹所受阻力相同 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四 解析 1 当木块可自由滑动时 子弹 木块所组成的系统动量守恒有mv0 m0 m v由动能定理得 木块自由滑动时 设子弹恰好穿出木块mv0 m0 m v 这种情况下 系统的动能损失仍等于阻力与相对移动距离之积 即 命题点一 命题点二 命题点三 命题点四