高考物理大二轮总复习与增分策略 专题二十一 动量守恒定律（加试）课件.ppt

专题二十一动量守恒定律 加试 考点基础自清 考点互动探究 内容索引 考点基础自清 答案 一 动量和动量定理1 动量 1 定义 运动物体的质量和的乘积叫做物体的动量 通常用p来表示 2 表达式 p 3 单位 4 标矢性 动量是矢量 其方向和方向相同 速度 mv kg m s 速度 2 冲量 1 定义 力F与力的作用时间t的 2 定义式 I 3 单位 4 方向 恒力作用时 与力的方向 5 物理意义 是一个过程量 表示力在上积累的作用效果 答案 乘积 Ft N s 相同 时间 3 动量定理 1 内容 物体在一个过程始末的等于它在这个过程中所受力的 答案 2 表达式 Ft I p 动量变化量 冲量 p p 二 动量守恒定律1 内容如果一个系统 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 适用条件 1 系统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力都为零 更不能认为系统处于状态 2 近似适用条件 系统内各物体间相互作用的内力它所受到的外力 答案 不受外力 平衡 远大于 3 如果系统在某一方向上所受外力的合力为零 则系统动量守恒 3 动量守恒定律的不同表达形式 1 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 2 p1 相互作用的两个物体动量的增量等大反向 3 p 系统总动量的增量为零 答案 在该方向上 m1v1 m2v2 p2 0 三 碰撞1 碰撞碰撞是指物体间的相互作用持续时间很短 而物体间相互作用力的现象 2 特点在碰撞现象中 一般都满足内力外力 可认为相互碰撞的系统动量守恒 答案 很大 远大于 3 分类 答案 守恒 最大 四 反冲运动火箭1 反冲现象 1 物体的不同部分在内力作用下向运动 2 反冲运动中 相互作用力一般较大 通常可以用定律来处理 3 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 增加 答案 相反方向 动量守恒 机械 能 2 火箭 1 工作原理 利用反冲运动 火箭燃料燃烧产生的高温 高压燃气从尾喷管迅速喷出时 使火箭获得巨大的 2 设火箭在 t时间内喷射燃气的质量是 m 喷出燃气的速度大小是u 喷出燃气后火箭的质量是m 则火箭获得的速度大小v 答案 反作用力 解析 1 2 3 4 5 加试基础练 1 多选 关于物体的动量 下列说法中正确的是 A 物体的动量越大 其惯性也越大B 同一物体的动量越大 其速度一定越大C 物体的加速度不变 其动量一定不变D 运动物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的速度方向 1 2 3 4 5 解析物体的动量越大 即质量与速度的乘积越大 不一定惯性 质量 越大 A错 同一物体 质量一定 动量越大 速度一定越大 B对 物体的加速度不变 速度一定变化 其动量一定变化 C错 动量是矢量 动量的方向与速度的方向相同 D对 1 2 3 4 5 2 假设一个人静止于完全光滑的水平冰面上 现欲离开冰面 下列方法中可行的是 A 向后踢腿B 手臂向后甩C 在冰面上滚动D 脱下外衣水平抛出 解析踢腿 甩手臂对整个身体系统来讲是内力 内力不改变系统整体的运动状态 解析 A 1 6kg m sB 2 4kg m sC 4 0kg m sD 5 6kg m s 3 如图1所示 一足球运动员踢一个质量为0 4kg的足球 若开始时足球的速度是4m s 方向向右 踢球后 球的速度为10m s 方向仍向右 如图所示 则踢球过程中足球动量的变化量大小 1 2 3 4 5 解析 图1 解析取向右为正方向 初动量为p1 mv1 0 4 4kg m s 1 6kg m s 末动量为p2 mv2 0 4 10kg m s 4 0kg m s 则动量的变化量大小为 p p2 p1 2 4kg m s 4 如图2所示 物体A静止在光滑的水平面上 A的左边固定有轻质弹簧 物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞 A B始终沿同一直线运动 mA 2mB 当弹簧压缩到最短时 A物体的速度为 图2 1 2 3 4 5 解析 解析弹簧压缩至最短时 A B有共同速度 由动量守恒定律知mBv mA mB v共 而mA 2mB 得v共 B正确 1 2 3 4 5 5 现有甲 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 解析 返回 解析由动量守恒3mv mv 0 mv 所以v 2v 考点互动探究 1 动量定理的理解 1 矢量式 2 F既可以是恒力也可以是变力 3 冲量是动量变化的原因 2 用动量定理解释现象 1 p一定时 F的作用时间越短 力就越大 时间越长 力就越小 2 F一定 此时力的作用时间越长 p就越大 力的作用时间越短 p就越小 分析问题时 要把哪个量一定 哪个量变化搞清楚 例1质量是60kg的建筑工人 不慎从高空跌下 由于弹性安全带的保护 他被悬挂起来 已知安全带的缓冲时间是1 2s 安全带长5m 取g 10m s2 则安全带所受的平均冲力的大小为 A 500NB 600NC 1100ND 100N 受安全带的保护经1 2s速度减小为0 对此过程应用动量定理 以向上为正方向 有 F mg t 0 mv 则F mg 1100N C正确 解析 技巧点拨 动量定理的两个重要应用1 应用I p求变力的冲量如果物体受到大小或方向改变的力的作用 则不能直接用I Ft求变力的冲量 可以求出该力作用下物体动量的变化量 p 等效代换变力的冲量I 2 应用 p F t求动量的变化例如 在曲线运动中 速度方向时刻在变化 求动量变化 p p2 p1 需要应用矢量运算方法 计算比较复杂 如果作用力是恒力 可以求恒力的冲量 等效代换动量的变化 解析 1 2 变式题组 1 物体受到的冲量越大 则 A 它的动量一定越大B 它的动量变化一定越快C 它的动量的变化量一定越大D 它所受到的作用力一定越大 解析由动量定理可知 物体所受的力的冲量总是等于物体动量的变化量 与物体的动量无关 A B错误 C正确 物体所受的力的冲量由作用力与作用时间共同决定 D错误 1 2 2 2016 金华市联考 跳远时 跳在沙坑里比跳在水泥地上安全 这是由于 A 人跳在沙坑里的动量比跳在水泥地上小B 人跳在沙坑里的动量变化比跳在水泥地上小C 人跳在沙坑里受到的冲量比跳在水泥地上小D 人跳在沙坑里受到的冲力比跳在水泥地上小 解析 1 2 解析人跳远从一定高度落下 落地前的速度一定 则初动量相同 落地后静止 末动量一定 所以人下落过程的动量变化量 p一定 因落在沙坑里作用时间长 落在水泥地上作用时间短 根据动量定理Ft p知 t长F小 故D对 动量守恒的 四性 1 矢量性 表达式中初 末动量都是矢量 需要首先选取正方向 分清各物体初 末动量的正 负 2 瞬时性 动量是状态量 动量守恒指对应每一时刻的总动量都和初始时刻的总动量相等 3 同一性 速度的大小跟参考系的选取有关 应用动量守恒定律 各物体的速度必须是相对于同一参考系的速度 一般选地面为参考系 4 普适性 它不仅适用于两个物体所组成的系统 也适用于多个物体组成的系统 不仅适用于宏观物体组成的系统 也适用于微观粒子组成的系统 例2两磁铁各放在一辆小车上 小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动 已知甲车和磁铁的总质量为0 5kg 乙车和磁铁的总质量为1kg 两磁铁的N极相对 推动一下 使两车相向运动 某时刻甲的速率为2m s 乙的速率为3m s 方向与甲相反 两车运动过程中始终未相碰 求 1 两车最近时 乙的速度大小 解析两车相距最近时 两车的速度相同 设该速度为v 取乙车的速度方向为正方向 由动量守恒定律得m乙v乙 m甲v甲 m甲 m乙 v 所以两车最近时 乙车的速度为 解析答案 答案1 33m s 2 甲车开始反向运动时 乙车的速度大小 解析甲车开始反向时 其速度为0 设此时乙车的速度为v乙 由动量守恒定律得m乙v乙 m甲v甲 m乙v乙 答案2m s 解析答案 规律总结 动量守恒定律解题的基本步骤1 明确研究对象 确定系统的组成 系统包括哪几个物体及研究的过程 2 进行受力分析 判断系统动量是否守恒 或某一方向上动量是否守恒 3 规定正方向 确定初 末状态动量 4 由动量守恒定律列出方程 5 代入数据 求出结果 必要时讨论说明 解析 3 4 变式题组 3 如图3所示 游乐场上 两位同学各驾着一辆碰碰车迎面相撞 此后 两车以共同的速度运动 设甲同学和他的车的总质量为150kg 碰撞前向右运动 速度的大小为4 5m s 乙同学和他的车的总质量为200kg 碰撞前向左运动 速度的大小为4 25m s 则碰撞后两车共同的运动速度为 取向右为正方向 图3 A 1m sB 0 5m sC 1m sD 0 5m s 3 4 解析两车碰撞过程动量守恒m1v1 m2v2 m1 m2 v 4 2016 兰溪市联考 如图4所示 光滑水平直轨道上有三个滑块A B C 质量分别为mA mC 2m mB m A B用细绳连接 中间有一压缩的弹簧 弹簧与滑块不拴接 开始时A B以共同速度v0运动 C静止 某时刻细绳突然断开 A B被弹开 然后B又与C发生碰撞并粘在一起 最终三滑块速度恰好相同 求B与C碰撞前B的速度 3 4 图4 解析答案 解析设共同速度为v 滑块A和B分开后B的速度为vB 由动量守恒定律有 mA mB v0 mAv mBvBmBvB mB mC v 3 4 1 碰撞现象满足的三个规律 1 动量守恒 即p1 p2 p1 p2 3 速度要合理 若碰前两物体同向运动 则碰后原来在前的物体速度一定增大 若碰后两物体仍同向运动 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 2 碰撞问题解题策略 1 抓住碰撞的特点和不同种类碰撞满足的条件 列出相应方程求解 2 可熟记一些公式 例如 一动一静 模型中 两物体发生弹性正碰后的速度满足 当两球质量相等时 两球碰撞后交换速度 例3如图5所示 光滑水平轨道上有三个木块A B C 质量分别为mA 3m mB mC m 开始时B C均静止 A以初速度v0向右运动 A与B碰撞后分开 B又与C发生碰撞并粘在一起 此后A与B间的距离保持不变 求B与C碰撞前B的速度大小 图5 解析答案 解析设A与B碰撞后 A的速度为vA B与C碰撞前B的速度为vB B与C碰撞后粘在一起的速度为v 由动量守恒定律得对A B木块 mAv0 mAvA mBvB 对B C木块 mBvB mB mC v 由A与B间的距离保持不变可知vA v 联立 式 代入数据得 变式题组 5 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 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 解析 返回 解析虽然题中四个选项均满足动量守恒定律 但A D两项中 碰后A的速度vA 大于B的速度vB 必然要发生第二次碰撞 不符合实际 而B项既符合实际情况 也不违背能量守恒定律 故B项正确 返回