高考物理一轮总复习 专题十三 第2讲 动量守恒定律的综合运用课件 新人教版.ppt

第2讲动量守恒定律的综合运用 一 碰撞1 特点 作用时间 相互作用的内力 有些碰撞尽管合外力不为零 但合外力相对于内力可忽略 故 动量近似 极短 极大 守恒 2 分类 守恒 速度 1 弹性碰撞 机械能 2 非弹性碰撞 存在动能损失 3 完全非弹性碰撞 碰撞后具有共同的 动能损失最多 3 联系 从动能损失多少的角度看 非弹性碰撞介于弹性碰撞和完全非弹性碰撞之间 基础检测 图13 2 1 答案 AD 二 爆炸及反冲运动 1 爆炸 守恒 增加 1 动量守恒 由于爆炸是在极短的时间内完成的 爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力 所以在爆炸过程中 系统的总动量可看做 2 动能增加 在爆炸过程中 由于有其他形式的能量 如化学能 转化为动能 所以爆炸前后系统的总动能 2 反冲运动 是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果 如发射炮弹时炮身后退 火箭因喷气而发射等 1 系统内的不同部分在强大的内力作用下向 方向运动 通常用动量守恒定律来处理 2 反冲运动中 由于有其他形式的能转化为机械能 所以 系统的总机械能 相反 增加 守恒 3 反冲运动中系统的平均动量也 基础检测 答案 D 考点1碰撞问题 重点归纳 推导 1 当两球质量相等时 v1 0 v2 v1 即两球 碰撞后交换了速度 2 当质量大的球碰撞质量小的球时 v1 0 v2 0 碰 撞后两球都向前运动 3 当质量小的球碰撞质量大的球时 v1 0 碰 撞后质量小的球被反弹回来 2 碰撞的可能性判断 解决碰撞问题时要抓住碰撞的三个 特点 1 动量守恒 p1 p2 p1 p2 2 动能不增加 Ek1 Ek2 Ek1 Ek2 3 速度要符合情景 如果碰撞前两物体同向运动 则后面物体的速度必大于 前面物体的速度 否则无法实现碰撞 碰撞后 原来在前的物体速度一定增大 且速度大于或 等于原来在后的物体速度 如果碰撞前两物体是相向运动 则碰撞后两物体的运动方向不可能都不改变 除非两物体碰撞后速度均变为零 典例剖析 例1 2014年山东卷 如图13 2 2所示 光滑水平直轨道上两滑块A B用橡皮筋连接 A的质量为m 开始时橡皮筋松弛 B静止 给A向左的初速度v0 一段时间后 B与A同向运动发生碰撞并粘在一起 碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A的速度的两倍 也是碰撞前瞬间B的速度的一半 求 图13 2 2 1 B的质量 2 碰撞过程中A B系统机械能的损失 思维点拨 由题意可知 A B发生完全非弹性碰撞 动量 守恒而机械能不守恒 备考策略 高考对碰撞问题的考查主要以计算题形式出现 有宏观物体间的碰撞 也有微观粒子间的碰撞 有两个或多个物体间的单次或多次碰撞 有单独考查碰撞问题的题目 也有综合其他知识 或过程和方法 考查的题目 考点练透 1 2014年大纲卷 一中子与一质量数为A A 1 的原子核发生弹性正碰 若碰前原子核静止 则碰撞前与碰撞后中子的 速率之比为 答案 A 2 2014年新课标卷 冰球运动员甲的质量为80 0kg 当他以5 0m s的速度向前运动时 与另一质量为100kg 速度为3 0m s的迎面而来的运动员乙相撞 碰后甲恰好静止 假设碰撞时间极短 求 1 碰后乙的速度的大小 2 碰撞中总机械能的损失 考点2曲线运动与碰撞问题的综合 重点归纳 解答此类问题的策略 1 根据物体的运动过程 分别利用曲线运动规律 如平抛运 动的规律和圆周运动的规律 列方程 2 在临界点 如最高点或最低点 发生碰撞 由动量守恒定 律列方程 3 分析碰撞后可能出现的情况 得出结果 典例剖析例2 2014年重庆卷 一弹丸在飞行到距离地面5m高时仅有水平速度v 2m s 爆炸成为甲 乙两块水平飞出 甲 乙的质量比为3 1 不计质量损失 取重力加速度g 10m s2 则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是 A B C D 答案 B 考点练透 图13 2 3 1 小球与木块碰撞前瞬间所受拉力的大小 2 木块在水平地面上滑行的距离 1 在A与墙壁碰撞的过程中 墙壁对A的平均作用力F的 大小 2 A B滑上圆弧轨道的最大高度h 图13 2 4 考点3动量和能量的综合应用 重点归纳 1 动量的观点和能量的观点 1 动量的观点 动量守恒定律 2 能量的观点 动能定理 机械能守恒定律和能量守恒定 律 2 动量的观点和能量的观点的优点 只要知道过程的始末状态动量式 动能式和力在过程中所做的功 即可对问题求解 不需要对过程变化的细节做深入研究 3 利用动量的观点和能量的观点解题时应注意下列问题 1 动量守恒定律是矢量表达式 故可写出分量表达式 而动能定理 机械能守恒定律和能量守恒定律是标量表达式 无分量表达式 2 应用这两个规律时 先确定研究对象及运动状态的变化过程 再根据问题的已知条件和要求解的未知量 选择研究的两个状态列方程求解 典例剖析 例3 2016年吉林实验中学第一次模拟 如图13 2 5甲所示 物块A B的质量分别是mA 4 0kg和mB 3 0kg 用轻弹簧拴接 放在光滑的水平地面上 物块B右侧与竖直墙相接触 另有一物块C从t 0时以一定速度向右运动 在t 4s时与物块A相碰 并立即与A粘在一起不再分开 物块C的v t图象 如图乙所示 求 1 物块C的质量 2 B离开墙后的运动过程中弹簧具有的最大弹性势能 甲 乙 图13 2 5 解 1 由乙图知 C与A碰前的速度为v1 9m s 碰后瞬间的速度大小为v2 3m s C与A碰撞过程中动量守恒 则有 mCv1 mA mC v2解得mC 2kg 思维点拨 1 物块C A碰撞 满足动量守恒 但是C A的碰撞是完全非弹性碰撞 2 C A碰撞粘在一起压缩弹簧的过程和弹开的过程 A B C及弹簧组成的系统机械能守恒 备考策略 本题是动量守恒和机械能守恒的综合题 难度较大 正确分析物体间的作用过程和特点 才能正确选择合适的规律解题 考点练透 5 2015年云南一模 如图13 2 6所示 光滑的杆MN水平固定 物块A穿在杆上 可沿杆无摩擦滑动 A通过长度为L的轻质细绳与物块B相连 A B质量均为m且可视为质点 一质量也为m的子弹水平射入物块B后未穿出 若杆足够长 此后运动过程中绳子偏离竖直方向的最大夹角为60 求子弹刚要射入物块B时的速度大小 图13 2 6 6 2014年北京卷 如图13 2 7所示 竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切 小滑块A和B分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点 现将A无初速释放 A与B碰撞后结合为一个整体 并沿桌面滑动 已知圆弧轨道光滑 半径R 0 2m A和B的质量相等 A和B整体与桌面之间的动摩擦 图13 2 7 因数 0 2 取重力加速度g 10m s2 求 1 碰撞前瞬间A的速率v 2 碰撞后瞬间A和B整体的速率v 3 A和B整体在桌面上滑动的距离l 模型 子弹击打木块模型 子弹击打木块模型具有下列几条主要的力学规律 1 动力学规律 由于组成系统的两物体受到大小相同 方向相反的一对相互作用力 故两物体的加速度大小与质量成反比 方向相反 2 运动学规律 子弹穿过木块可看做是两个做匀变速直线运动的物体间的追及问题 或者说是一个相对运动问题 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 3 动量规律 由于系统不受外力作用 故而遵守动量守恒 定律 4 能量规律 由于相互作用力做功 故系统或每个物体的动能均发生变化 力对子弹做的功量度子弹动能的变化 力对木块做的功量度木块动能的变化 一对相互作用力做的总功量度系统动能的变化 5 热量的计算 滑动摩擦力和相对位移的乘积等于摩擦产 生的热量 即Q Ff s 这是一个常用的关系 例4 如图13 2 8所示 一个长为d 质量为M的长木块 静止在光滑水平面上 一个质量为m的物块 可视为质点 以水平初速度v0从木块的左端滑向右端 设物块与长木块间的动摩擦因数为 当物块与长木块达到相对静止时 物块仍在长木块上 求系统机械能转化成内能的量Q 图13 2 8 审题突破 此题类似于木块放在光滑水平面上 子弹以初速度v0射击木块的子弹打木块模型 小物块类似于子弹 所以用动量守恒定律列方程求出共同速度 再用动能定理分别对两木块列方程求解 同类延伸 对类似于子弹打木块的模型 只要是两个物体构成的系统 不受外力作用 在内力作用下产生相对位移 即可用子弹打木块模型解答 结合动量守恒定律和动能定理就能解答该类问题 触类旁通 2015年甘肃张掖模拟 如图13 2 9所示 质量M 2kg的足够长的小平板车静止在光滑水平面上 车的一端静止着质量为MA 2kg的物体A 可视为质点 一个质量为m 20g的子弹以500m s的水平速度射穿A后 速度变为100m s 最后物体A静止在车上 若物体A与小车间的动摩擦因数 0 5 g取 10m s2 图13 2 9 1 平板车最后的速度是多大 2 全过程损失的机械能为多少 3 A在平板车上滑行的时间为多少