2019届高考物理二轮复习专题二功和能考点3动量定理与动量守恒定律课件.pptx

考点3 动量定理与动量守恒定律,高考定位 1考查内容 (1)动量定理的应用。 (2)动量守恒定律的应用(如：滑块、滑板问题、碰撞问题、爆炸反冲问题等)。 2题型、难度 选择题，计算题 选择题难度中等，计算题常常是动量与能量结合考查，难度较大。,体验高考 1(多选)(2017全国卷)将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空，50 g燃烧的燃气以大小为600 m/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) A30 kgm/s B5.7102 kgm/s C6.0102 kgm/s D6.3102 kgm/s,解析 设火箭的质量为m1，燃气的质量为m2，根据动量守恒，m1v1m2v2，解得火箭的动量为：Pm2v2m1v130 kgm/s，所以A正确；BCD错误。 答案 A,2(多选)(2017全国卷)一质量为2 kg的物块在合外力F的作用下从静止开始沿直线运动。F随时间t变化的图线如图231所示，则,图231,At1 s时物块的速率为1 m/s Bt2 s时物块的动量大小为4 kgm/s Ct3 s时物块的动量大小为5 kgm/s Dt4 s时物块的速度为零,答案 AB,3(2016全国卷)如图232所示，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h0.3 m(h小于斜面体的高度)。已知小孩与滑板的总质量为m130 kg，冰块的质量为m210 kg，小孩与滑板始终无相对运动。取重力加速度的大小g10 m/s2。,图232,(1)求斜面体的质量； (2)通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？,答案 (1)20 kg (2)见解析,【必记要点】 动量定理的理解 1公式Ftpp是矢量式，左边是物体受到所有力的总冲量，而不是某一个力的冲量。其中的F是研究对象所受的包括重力在内所有外力的合力，它可以是恒力，也可以是变力，如果合外力是变力，则F是合外力在t时间内的平均值。,考点一 动量定理的应用,2动量定理说明的是合外力的冲量I合和动量的变化量p的关系，不仅I合与p大小相等，而且p的方向与I合的方向相同。 3公式Ftpp说明了两边的因果关系，即合力的冲量是动量变化的原因。,例1 (多选)在光滑的水平面上，原来静止的物体在水平力F的作用下，经过时间t、通过位移L后，动量变为p、动能变为Ek，以下说法正确的是 A在力F的作用下，这个物体若是经过时间3t，其动量将等于3p B在力F的作用下，这个物体若是经过位移3L，其动量将等于3p C在力F的作用下，这个物体若是经过时间3t，其动能将等于3Ek D在力F的作用下，这个物体若是经过位移3L，其动能将等于3Ek,答案 AD,例2 在被誉为“中国轿车第一撞”的碰撞试验中，让汽车以50 km/h的碰撞速度驶向质量为80 t的碰撞试验台，由于障碍物的质量足够大可视为固定的，所以撞击使汽车的速度在碰撞的极短时间内变为零，如果让同样的汽车以100 km/h的速度撞向未固定的与汽车同质量的物体，设想为完全非弹性碰撞，且碰撞完成所需的时间是“第一撞”试验的两倍，求两种碰撞过程中汽车受到的平均冲击力之比。,答案 21,规律总结 动量定理的应用 1应用Ip求变力的冲量：若作用在物体上的作用力是变力，不能直接用Ft求变力的冲量，则可求物体动量的变化p，等效代换变力的冲量I。 2应用Ftp求恒力作用下物体的动量变化：若作用在物体上的作用力是恒力，可求该力的冲量Ft，等效代换动量的变化。,3应用动量定理解题的步骤： (1)选取研究对象； (2)确定所研究的物理过程及其始、终状态； (3)分析研究对象在所研究的物理过程中的受力情况； (4)规定正方向，根据动量定理列式； (5)解方程，统一单位，求得结果。,【题组训练】 1(动量定理与动能定理的比较)(2018青岛二模)一质量为1 kg的质点静止于光滑水平面上，从t0时刻开始，受到如图233所示的水平外力作用，下列说法正确的是,图233,A第1 s末物体的速度为2 m/s B第2 s末外力做功的瞬时功率最大 C第1 s内与第2 s内质点动量增加量之比为12 D第1 s内与第2 s内质点动能增加量之比为45,答案 D,2(利用动量定理求变力)如图234所示为某运动员用头颠球，若足球用头顶起，每次上升高度为80 cm，足球的质量为400 g，与头部作用时间t为0.1 s，则足球一次在空中的运动时间及足球给头部的作用力大小(空气阻力不计，g10 m/s2),图234,At0.4 s；FN40 N Bt0.4 s；FN36 N Ct0.8 s；FN36 N Dt0.8 s；FN40 N,答案 C,【必记要点】 1动量守恒定律的内容 一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。 2表达式：m1v1m2v2m1v1m2v2；或pp(系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p)；或p0(系统总动量的增量为零)；或p1p2(相互作用的两个物体组成的系统，两物体动量的增量等大反向)。,考点二 动量守恒定律的应用,3守恒条件 (1)系统不受外力或系统虽受外力但所受外力的合力为零。 (2)系统合外力不为零，但在某一方向上系统受力为零，则系统在该方向上动量守恒。 (3)系统虽受外力，但外力远小于内力且作用时间极短，如碰撞、爆炸过程。,例3 如图235所示，质量为m245 g的物块(可视为质点)放在质量为M0.5 kg的木板左端，足够长的木板静止在光滑水平面上，物块与木板间的动摩擦因数为0.4。质量为m05 g的子弹以速度v0300 m/s沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短)，g取10 m/s2。子弹射入后，求：,图235,(1)子弹与物块一起向右滑行的最大速度v1。 (2)木板向右滑行的最大速度v2。 (3)物块在木板上滑行的时间t。,审题探究 (1)子弹射入物块的过程，子弹和物块组成的系统动量是否守恒？ (2)物块在木板上滑动的过程，子弹、物块、木板三者组成的系统动量是否守恒？,解析 (1)子弹进入物块后一起向右滑行的初速度即为最大速度，由动量守恒定律可得：m0v0(m0m)v1， 解得v16 m/s。 (2)当子弹、物块、木板三者同速时，木板的速度最大，由动量守恒定律可得：(m0m)v1(m0mM)v2， 解得v22 m/s。 (3)对物块和子弹组成的整体应用动量定理得： (m0m)gt(m0m)v2(m0m)v1， 解得t1 s。 答案 (1)6 m/s (2)2 m/s (3)1 s,规律总结 应用动量守恒定律解题的步骤 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。,【题组训练】 1(多选)两个小木块A和B中间夹着一轻质弹簧，用细线捆在一起，放在光滑的水平平台上，某时刻剪断细线，小木块被弹开，落地点与平台边缘的水平距离分别为lA1 m，lB2 m，如图236所示，则下列说法正确的是,图236,A木板A、B离开弹簧时的速度大小之比vAvB12 B木块A、B的质量之比mAmB21 C木块A、B离开弹簧时的动能之比EkAEkB12 D弹簧对木块A、B的冲量大小之比IAIB12,答案 ABC,2如图237所示，光滑水平轨道上放置长板A(上表面粗糙)和滑块C，滑块B置于A的左端，三者质量分别为mA2 kg、mB1 kg、mC2 kg。开始时C静止，A、B一起以v05 m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞。求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小。,图237,解析 因碰撞时间极短，A与C碰撞过程动量守恒，设碰后瞬间A的速度为vA，C的速度为vC，以向右为正方向，由动量守恒定律得mAv0mAvAmCvC A与B在摩擦力作用下达到共同速度，设共同速度为vAB，由动量守恒定律得mAvAmBv0(mAmB)vAB A与B达到共同速度后恰好不再与C碰撞，应满足 vABvC 联立式，代入数据得vA2 m/s。 答案 2 m/s,考点三 碰撞规律的理解及应用,结论： (1)当两球质量相等时，v10，v2v1，两球碰撞后交换了速度。 (2)当质量大的球碰质量小的球时，v10，v20，碰撞后两球都沿速度v1的方向运动。 (3)当质量小的球碰质量大的球时，v10，v20，碰撞后质量小的球被反弹回来。,情景一：若碰前两物体同向运动，则应有v后v前，原来在前的物体碰后速度一定增大。若碰后两物体同向运动，则应有v前v后。若碰后两物体运动方向相反，则v前与v后大小关系不确定。 情景二：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。,图238,审题探究 (1)要想使物块a运动到b处，且与b发生碰撞，物块a与地面的动摩擦因数满足什么条件？ (2)a与b的碰撞过程满足什么规律？ (3)b物块与墙壁不能发生碰撞，b与地面的动摩擦因数满足什么条件？,【题组训练】 1(碰撞规律的理解)如图239所示，质量为m的物块甲以3 m/s的速度在光滑水平面上运动，有一轻弹簧固定其上，另一质量也为m的物体乙以4 m/s的速度与甲相向运动，则,图239,A甲、乙两物块在弹簧压缩过程中，由于弹簧弹力的作用，甲乙两物体组成的系统动量不守恒 B当两物块相距最近时，甲物块的速度为零 C甲物块的速率可达到5 m/s D当甲物块的速率为1 m/s时，乙物块的速率可能为2 m/s，也可能为0,解析 甲、乙两物块在弹簧压缩过程中，由于不受外力的作用，甲乙两物体组成的系统动量守恒，选项A错误；当两物块相距最近时，甲乙物块的速度相等，选项B错误；若物块甲的速率达到5 m/s，方向与原来相同，则mv乙mv甲2mv，代入解得v乙6 m/s，两个物体的速率都增大，动能都增大，违反了能量守恒定律。若物块甲的速率达到5 m/s，方向与原来相反，则mv乙mv甲mv甲mv乙，代入解得v乙4 m/s，碰撞后，乙的动能不变，甲的动能增加，系统总动能增加，违反了能量守恒定律。所以物块甲的速率不可能达到5 m/s。故C错误；若物块甲的速率为1 m/s，方向与原来相同，则由mv乙mv甲mv甲mv乙，代入解得v乙2 m/s。若物块甲的速率为1 m/s，方向与原来相反，则由mv乙mv甲mv甲mv乙，代入解得v乙0。故D正确。 答案 D,2(多选)(碰撞现象的图象问题)如图2310所示为A、B两球沿一直线运动并发生正碰，如图为两球碰撞前后的位移图象。a、b分别为A、B两球碰前的位移图象，c为碰撞后两球共同运动的位移图象，若A球质量是m2 kg，则由图判断下列结论正确的是,图2310,AB碰撞前的总动量为3 kgm/s B碰撞时A对B所施冲量为4 Ns C碰撞前后A的动量变化为4 kgm/s D碰撞中A、B两球组成的系统损失的动能为10 J,答案 BCD,【必记要点】 1爆炸的特点 (1)动量守恒：物体间的内力远大于外力，总动量守恒。 (2)动能增加：其他形式的能转化为动能，系统的总动能增加。 2反冲的特点 (1)若系统所受外力为零，则系统的动量守恒。 (2)若系统所受外力不为零，但在某一方向上合外力为零，则该方向上动量守恒。,考点四 爆炸和反冲 人船模型,例5 平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定车上的货厢边沿水平方向跳出，落在平板车地板上的A点，距货厢的水平距离为l4 m，如图2311所示。人的质量为m，车连同货厢的质量为M4m，货厢高度为h1.25 m，求：,图2311,(1)车从人跳出后到落到地板期间的反冲速度； (2)人落在地板上并站定以后，车还运动吗？车在地面上移动的位移是多少？(g取10 m/s2) 审题探究 (1)人与车(包含货厢)组成的系统动量是否守恒？水平方向系统的动量是否守恒？ (2)人与车在水平方向的位移有何关系？,答案 (1)1.6 m/s (2)车不运动 0.8 m,【题组训练】 1(爆炸问题)一弹丸在飞行到距离地面5 m高时仅