高考物理一轮复习动量动量定理动量守恒定律的理解课件.ppt

第六章 动量守恒定律 力学三大观点,-2-,第1节 动量 动量定理 动量守恒定律的理解,-4-,基础夯实,自我诊断,一、动量 动量定理 1.冲量 (1)定义:力和力的作用时间 的乘积。 (2)公式:I=Ft ,适用于求恒力的冲量。 (3)方向:与力F的方向 相同。 2.动量 (1)定义:物体的质量 与速度 的乘积。 (2)公式:p=mv 。 (3)单位:千克米/秒 ,符号:kgm/s。 (4)意义:动量是描述物体运动状态 的物理量,是矢量,其方向与速度 的方向相同。,-5-,基础夯实,自我诊断,3.动量定理 (1)内容:物体所受合力 的冲量等于物体动量的增量 。 (2)表达式:Ft=p=p-p。 (3)矢量性:动量变化量的方向与合力 的方向相同,可以在某一方向上应用动量定理。,-6-,基础夯实,自我诊断,二、动量守恒定律 1.守恒条件 (1)理想守恒:系统不受 外力或所受外力的合力为零 ,则系统动量守恒。 (2)近似守恒:系统受到的合力不为零,但当内力 远大于外力时,系统的动量可近似看成守恒。 (3)分方向守恒:系统在某个方向上所受合力为零时,系统在该方向上动量守恒。 2.动量守恒定律的表达式 m1v1+m2v2=m1v1+m2v2 或p1=-p2。,-7-,基础夯实,自我诊断,思考教材中是如何推导动量定理表达式的? 提示设一质量为m的物体,初速度为v,在恒力F作用下的时间t内,速度从v变化到v。,-8-,基础夯实,自我诊断,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,解析,-9-,基础夯实,自我诊断,2.(多选)质量为m的物体以初速度v0开始做平抛运动,经过时间t,下降的高度为h,速度变为v,在这段时间内物体动量变化量的大小为( ),答案,解析,-10-,基础夯实,自我诊断,3.关于冲量,下列说法正确的是( ) A.冲量是物体动量变化的原因 B.作用在静止物体上的力的冲量一定为零 C.动量越大的物体受到的冲量越大 D.冲量的方向就是物体受力的方向,答案,解析,-11-,基础夯实,自我诊断,4.(多选)如图所示,一个物体在与水平方向成角的拉力F的作用下匀速前进了时间t,则( ) A.拉力F对物体的冲量大小为Ft B.拉力对物体的冲量大小为Ftsin C.摩擦力对物体的冲量大小为Ftcos D.合外力对物体的冲量大小为零,答案,解析,-12-,基础夯实,自我诊断,5.如图所示的装置中,木块B与水平桌面间的接触是光滑的,子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内,将弹簧压缩到最短。现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统),则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中( ) A.动量守恒、机械能守恒 B.动量不守恒、机械能不守恒 C.动量守恒、机械能不守恒 D.动量不守恒、机械能守恒,答案,解析,-13-,考点一,考点二,考点三,考点一 冲量 动量 动量的变化量(自主悟透) 1.动量的性质 (1)矢量性:方向与瞬时速度方向相同。 (2)瞬时性:动量是描述物体运动状态的量,是针对某一时刻而言的。 (3)相对性:大小与参考系的选取有关,通常情况是指相对地面的动量。 2.动量、动能、动量的变化量的关系 (1)动量的变化量:p=p-p。,-14-,考点一,考点二,考点三,突破训练 1.(2016福建漳州模拟)一个质量是5 kg的小球以5 m/s的速度竖直落到地板上,随后以3 m/s的速度反向弹回,若取竖直向下的方向为正方向,则小球动量的变化量是( ) A.10 kgm/s B.-10 kgm/s C.40 kgm/s D.-40 kgm/s,答案,解析,-15-,考点一,考点二,考点三,2.从地面上方同一高度沿水平和竖直向上方向分别抛出两个等质量的小物体,抛出速度大小都是v,不计空气阻力,对两个小物体,以下说法正确的是( ) A.落地时的速度相同 B.落地时重力做功的瞬时功率相同 C.从抛出到落地重力的冲量相同 D.两物体落地前动量变化率相等,答案,解析,-16-,考点一,考点二,考点三,特别提醒动量的变化为末动量与初动量之间的差值,注意动量是矢量,其变化要根据平行四边形定则进行计算。,-17-,考点一,考点二,考点三,考点二 动量定理的理解及应用(师生共研) 1.动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力。这种情况下,动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值。 2.动量定理的表达式Ft=p是矢量式,运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向,公式中的F是物体或系统所受的合力。 3.应用动量定理解释的两类物理现象 (1)当物体的动量变化量一定时,力的作用时间t越短,力F就越大,力的作用时间t越长,力F就越小,如玻璃杯掉在水泥地上易碎,而掉在沙地上不易碎。 (2)当作用力F一定时,力的作用时间t越长,动量变化量p越大,力的作用时间t越短,动量变化量p越小。,-18-,考点一,考点二,考点三,例1(2016福建泉州模拟)将质量为0.2 kg的小球以初速度6 m/s水平抛出,抛出点离地的高度为3.2 m,不计空气阻力,g取10 m/s2。求: (1)小球从抛出到它将要着地的过程中重力的冲量; (2)小球将要着地时的动量。,解析： 解法一 (1)设物体着地时的速度为v,竖直方向的分速度为vy,水平方向的分速度为vx,有,由于小球初始竖直方向的分速度为0,在竖直方向根据动量定理得 IG=mvy-0=0.2 kg8 m/s=1.6 Ns,方向竖直向下。,-19-,考点一,考点二,考点三,(2)水平方向:vx=v0=6 m/s,p=mv=0.2 kg10 m/s=2 kgm/s, 方向与水平面成53角斜向下。,-20-,考点一,考点二,考点三,解法二 (1)小球从抛出到它将要着地所用时间为t,则,IG=mgt=(0.2100.8)Ns=1.6 Ns,方向竖直向下。 (2)水平方向:px=mvx=(0.26) kgm/s=1.2 kgm/s 竖直方向:py=IG=1.6 kgm/s,着地时的动量方向与水平面成53角斜向下。 答案： (1)1.6 Ns,方向竖直向下 (2)2 kgm/s,方向与水平面成53角斜向下,-21-,考点一,考点二,考点三,规律总结用动量定理解题的基本思路 (1)确定研究对象。在中学阶段用动量定理讨论的问题,其研究对象一般仅限于单个物体。 (2)对物体进行受力分析。可以先求每个力的冲量,再求各力冲量的矢量和合力的冲量;或先求合力,再求其冲量。 (3)抓住过程的初末状态,选好正方向,确定各动量和冲量的正负号。 (4)根据动量定理列方程,如有必要还需要其他补充方程,最后代入数据求解。,-22-,考点一,考点二,考点三,突破训练 3.(2016河南洛阳模拟)有一个质量为0.5 kg的篮球从h=0.8 m的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,且每次球与地面接触时间相等,空气阻力不计,与地面碰撞时,篮球重力可忽略。(重力加速度g取10 m/s2) (1)第一次球与地板碰撞,地板对球的冲量为多少? (2)相邻两次球与地板碰撞的平均冲力大小之比是多少?,答案,解析,-23-,考点一,考点二,考点三,考点三 动量守恒定律的理解(师生共研) 1.动量守恒的判断 (1)动量守恒定律的研究对象都是相互作用的物体组成的系统。系统的动量是否守恒,与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系。 (2)分析系统内物体受力时,要弄清哪些是系统的内力,哪些是系统外的物体对系统的作用力。 2.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。 (2)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。 (3)p1=-p2,相互作用的两个物体动量的增量等大反向。 (4)p=0,系统总动量的增量为零。,-24-,考点一,考点二,考点三,例2(多选)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,-25-,考点一,考点二,考点三,例3如图所示,光滑水平轨道上放置长木板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mA=2 kg、mB=1 kg、mC=2 kg。开始时C静止,A、B一起以v0=5 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: (1)A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小。 (2)在相互作用的整个过程中,系统的机械能损失了多少? (3)若A与C发生碰撞后粘在一起,则三个物体最终的速度是多少?,-26-,考点一,考点二,考点三,解析： (1)长木板A与滑块C处于光滑水平轨道上,两者碰撞时间极短,碰撞过程中滑块B与长木板A间的摩擦力可以忽略不计,长木板A与滑块C组成的系统,在碰撞过程中动量守恒,则mAv0=mAvA+mCvC 两者碰撞后,长木板A与滑块B组成的系统,在两者达到同速之前所受合外力为零,系统动量守恒,mAvA+mBv0=(mA+mB)v 长木板A和滑块B达到共同速度后,恰好不再与滑块C碰撞,则最后三者速度相等,vC=v 联立以上各式,代入数值解得vA=2 m/s。,-27-,考点一,考点二,考点三,(3)整个作用过程中,A、B、C三个物体组成的系统动量守恒,最终三者具有相同的速度,根据动量守恒(mA+mB)v0=(mA+mB+mC)v 代入数据可得v=3 m/s 三者最后的速度v=3 m/s。 答案： (1)2 m/s (2)15 J (3)3 m/s,-28-,考点一,考点二,考点三,方法归纳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。,-29-,考点一,考点二,考点三,突破训练 4.(多选)质量为m的小车中挂有一个单摆,摆球的质量为m0,小车和单摆以恒定的速度v0沿水平地面运动,与位于正对面的质量为m1的静止木块发生碰撞,碰撞时间极短,在碰撞过程中,下列哪些说法是可能发生的( ) A.小车、木块、摆球的速度都发生变化,分别为v1、v2和v3,且满足(m+m0)v0=mv1+m1v2+m0v3 B.摆球的速度不变,小车和木块的速度为v1、v2,且满足mv0=mv1+m1v2 C.摆球的速度不变,小车和木块