高考物理大一轮复习专题十一动量波粒二象性和近代物理初步第1讲动量定理动量守恒定律及其应用课件.ppt

专题十一动量 波粒二象性和 近代物理初步 第1讲动量定理动量守恒定律及其应用 一 动量1 定义 运动物体的质量和 的乘积叫做物体的动 量 用p表示 速度 mv kg m s 速度 2 表达式 p 3 单位 由速度单位和质量单位共同确定 即 4 动量是矢量 其方向和 方向相同 二 冲量1 定义 力和 的乘积叫做力的冲量 2 表达式 I 单位 N s 3 标矢性 冲量是矢量 它的方向由 的方向决定 力的作用时间 Ft 力 三 动量定理1 内容 物体在一个过程始末的 等于它在这个 过程中所受力的冲量 动量变化量 F合t 2 表达式 p p 或 矢量式 注意 选取正方向 mv mv 动量变化 3 意义 合外力的冲量是引起物体 的原因 注意 动量的变化量等于 合外力的冲量 而不是 某个力的冲量 这是在应用动量定理解题时经常出错的地方 基础检测 1 下列说法正确的是 A 速度大的物体 它的动量一定也大B 动量大的物体 它的速度一定也大C 只要物体的运动速度大小不变 物体的动量就保持不变D 物体的动量变化越大则该物体的速度变化一定越大答案 D 四 动量守恒定律 不受外力 零 1 内容 相互作用的物体组成的系统 或所受合外力为 时 这个系统的总动量将保持不变 2 公式 m1v1 m2v2 3 动量守恒定律成立的条件 1 系统不受外力或者所受外力之和为零 2 系统受外力 但外力远小于内力 可以忽略不计 3 系统在某一个方向上所受的合外力为零 则该方向上动 量守恒 m1v1 m2v2 4 全过程的某一阶段系统所受的合外力为零 则该阶段系统动量守恒 基础检测 2 滑雪运动是人们酷爱的户外体育活动 现有质量为m的人站立于雪橇上 如图11 1 1所示 人与雪橇的总质量为M 人与雪橇以速度v1在水平面上由北向南运动 雪橇所受阻力不计 当人相对于雪橇以速度v2竖直跳起时 雪橇向南的速度大小为 图11 1 1 解析 根据动量守恒条件可知人与雪橇系统水平方向动量 守恒 人跳起后水平方向速度不变 雪橇的速度仍为v1 答案 D 考点1对动量和动量定理的理解 重点归纳1 动量的变化及其计算 1 若初 末动量均在同一直线上 首先以某一动量的方向为正方向 根据 p p2 p1 若 p 0 则动量的变化量与所选正方向同向 若 p 0 则动量的变化量与所选正方向反向 2 应用动量定理 p Ft 可求合外力为恒力的情况下动量的增量 2 动量 动能 动量的变化量的比较 3 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 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 典例剖析 例1 皮球从某高度落到水平地板上 每弹跳一次上升的高度总等于前一次的0 64倍 且每次球与地板接触的时间相等 若空气阻力不计 与地板碰撞时 皮球重力可忽略 1 求相邻两次球与地板碰撞的平均冲力大小之比是多 少 2 若用手拍这个球 使其保持在0 8m的高度上下跳动 则每次应给球施加的冲量为多少 已知球的质量m 0 5kg G取10m s2 解 1 由题意可知 碰撞后的速度是碰撞前的0 8倍 设皮球所处的初始高度为H 与地板第一次碰撞前瞬时速度大小为第一次碰撞后瞬时速度大小 亦为第二次碰撞前瞬时速度大小 v1和第二次碰撞后瞬时速度大小v2满足v2 0 8v1 0 82v0 设两次碰撞中地板对球的平均冲力分别为F1 F2 选竖 直向上为正方向 根据动量定理 有 F1t mv1 mv0 1 8mv0F2t mv2 mv1 1 8mv1 1 44mv0则F1 F2 5 4 1 25m 球由1 25m落到0 8m处的速度为v 3m s 则应在0 8m处给球的冲量为I mv 1 5N s 方向竖直向下 考点练透 1 2015年安徽卷 一质量为0 5kg的小物块放在水平地面上的A点 距离A点5m的位置B处是一面墙 如图11 1 2所示 一物块以v0 9m s的初速度从A点沿AB方向运动 在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7m s 碰后以6m s的速度反向运动直至静止 g取10m s2 1 求物块与地面间的动摩擦因数 2 若碰撞时间为0 05s 求碰撞过程中墙面对物块平均作 用力的大小F 3 求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W 图11 1 2 可得 0 32 2 由动量定理 有F t mv mv可得F 130N 考点2 对动量守恒定律的理解和应用 重点归纳1 动量守恒定律的不同表达形式 1 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 具体又有以下三种常见的形式 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 适用于作用前后都运动的两个物体组成的系统 0 m1v1 m2v2 适用于原来静止的两个物体组成的系统 比如爆炸 反冲等情况 m1v1 m2v2 m1 m2 v 适用于两物体作用后结合在一起或具有共同速度的情况 2 p 0 系统总动量的增量等于零 3 p1 p2 两个物体组成的系统中 各自动量的增量大小相等 方向相反 2 应用动量守恒定律的步骤 1 确定系统 确定系统由哪几个物体组成 并分析系统的 受力情况 判断是否符合动量守恒条件 2 选取时刻 根据题设条件 选取有关的两个 或几个 瞬 间 找出对应时刻系统的总动量 3 规定方向 凡与规定的正方向一致的动量取正值 与规 定的正方向相反的动量取负值 4 列出方程 根据动量守恒定律 列出所选时刻的动量守 恒方程 并求出结果 3 要注意动量守恒定律的 五性 1 矢量性 动量是矢量 根据动量守恒定律列出的是矢量 方程 2 瞬时性 动量是一个瞬时量 动量守恒定律指的是系统 任一瞬间的动量恒定 3 相对性 动量与参考系的选择有关 通常以地面为参考 系 作用前后的动量都必须相对于地面 4 整体性 应用动量守恒定律时 要明确研究的对象是整 个系统 且这个系统始末状态的质量应相等 5 普适性 适用于多物体系统 适用于宏观和微观情形 适用于低速和高速运动 典例剖析例1 2015年山东烟台二模 两块厚度相同的木块A和B 紧靠着放在光滑的水平面上 其质量分别为mA 2 0kg mB 0 90kg 它们的下底面光滑 上表面粗糙 另有一质量mC 0 10kg的滑块C 以vC 10m s的速度恰好水平地滑到A的上表面 如图11 1 3所示 由于摩擦 滑块最后停在木块B上 B和C的共同速度为0 50m s 求 1 木块A的最终速度vA 2 滑块C离开A时的速度vC 图11 1 3 思维点拨 由动量守恒的条件可知 A B C组成的系统 动量守恒 故可用动量守恒定律来解题 解 C从开始滑上A到恰好滑到A的右端过程中 A B C组成的系统动量守恒mCvC mB mA vA mCvC C刚滑上B到两者相对静止 B C组成的系统动量守恒mBvA mCvC mB mC v解得vA 0 25m svC 2 75m s 备考策略 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 考点练透 2 多选 如图11 1 4所示 A B两物体的质量mA mB 中间用一段细绳相连并有一被压缩的弹簧 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上滑离之前 A B在C上向相反方向滑动过程中 图11 1 4 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组成的系统动量也守恒 B 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组成的系统动量也不守恒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 但A B C组成的系统动量守恒 D 以上说法均不正确 解析 当A B两物体组成一个系统时 弹簧的弹力为内力 而A B与C之间的摩擦力为外力 当A B与C之间的摩擦力等大 反向时 A B组成的系统所受外力之和为零 动量守恒 当A B与C之间的摩擦力大小不相等时 A B组成的系统所受外力之和不为零 动量不守恒 而对于A B C组成的系统 由于弹簧的弹力及A B与C之间的摩擦力均为内力 故不论A B与C之间的摩擦力的大小是否相等 A B C组成的系统所受外力之和均为零 故系统的动量守恒 答案 AC 易错点 动量守恒过程分析 例2 2016年重庆一中月考 如图11 1 5所示 光滑水平面上有三个滑块A B C 质量分别为mA 2m mB m mC 3m A B用细绳连接 中间有一压缩的轻弹簧 与滑块不栓接 开始时A B以共同速度v0向右运动 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 C碰撞前的瞬间 B的速度 图11 1 5 解 A B被弹开过程A B系统动量守恒 以向右为正方 向 由动量守恒定律得 mA mB v0 mAvA mBvB对B C碰撞过程 由动量守恒定律得 mC mB vC mBvB且vC vA 故由以上各式解得vB 2v0 指点迷津 这种类型的题目从动量守恒定律的应用角度看并不难 但要分析清楚各个物体的运动关系 A B组成的系统 在细绳断开的过程中动量守恒 B与C碰撞过程中动量守恒 抓住三者最后速度相同 根据动量守恒定律求出B与C碰撞前B的速度 触类旁通 2013年江苏一模 如图11 1 6所示 质量均为m的小车与木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上 质量为2m的小明站在小车上用力向右迅速推出木箱 木箱相对于冰面的速度为v 接着木箱与右侧竖直墙壁发生弹性碰撞 反弹后被小明接住 求小明接住木箱后三者共同速度的大小 图11 1 6 解得接住木箱后三者的共同速度为v2 解 取向左为正方向 根据动量守恒定律有 推出木箱的过程 0 m 2m v1 mv 接住木箱的过程 mv m 2m v1 m m 2m v2