高中物理 第16章 阶段复习课课件 新人教版选修35.ppt

第十六章阶段复习课 一 动量1 动量是描述物体运动状态的量 通常所说的物体的动量是指物体在某一时刻的动量 求动量时应明确物体某一时刻的瞬时速度 2 动量的矢量性 动量的表达式p mv是矢量表达式 动量的方向与物体瞬时速度的方向相同 计算动量时 如果物体在一条直线上运动 则选定一个正方向后 动量的矢量运算就可以转化为代数运算了 3 动量具有相对性 选取不同的参考系 同一物体的速度可能不同 物体的动量也就不同 即动量具有相对性 通常在不说明参考系的情况下 物体的动量是指相对地面的动量 4 动量的变化量 p 设物体的初动量p1 mv1 末动量p2 mv2 则物体动量的变化量 p p2 p1 mv2 mv1 由于动量是矢量 因此 上式是矢量式 当初 末动量共线时 可通过正方向的选定 将矢量运算简化为代数运算 二 冲量1 冲量的绝对性 由于力和时间均与参考系无关 所以力的冲量也与参考系的选择无关 2 冲量是矢量 冲量的运算服从平行四边形定则 合冲量等于各外力的冲量的矢量和 若整个过程中 不同阶段受力不同 则合冲量为各阶段冲量的矢量和 3 冲量是过程量 它是力在一段时间内的积累 它取决于力和时间这两个因素 所以求冲量时一定要明确所求的是哪一个力在哪一段时间内的冲量 4 冲量的单位 在国际单位制中 力f的单位是n 时间t的单位是s 所以冲量的单位是n s 动量与冲量的单位关系是1n s 1kg m s 但要区别使用 三 对碰撞过程的理解1 发生碰撞的物体间一般作用力很大 作用时间很短 各物体作用前后各种动量变化显著 物体在作用时间内的位移可忽略 2 即使碰撞过程中系统所受合力不等于零 由于内力远大于外力 作用时间又很短 所以外力的作用可忽略 认为系统的动量是守恒的 3 若碰撞过程中没有其他形式的能转化为机械能 则系统碰后的总机械能不可能大于碰前系统的机械能 4 对于弹性碰撞 碰撞前后无动能损失 对于非弹性碰撞 碰撞前后有动能损失 对于完全非弹性碰撞 碰撞前后动能损失最大 四 动量与速度 动能的区别和联系1 动量与速度 1 区别 速度用来描述物体运动的快慢和方向 动量在描述物体运动方面更进一步 更能体现运动物体的作用效果 2 联系 动量和速度都是描述物体运动状态的物理量 都是矢量 动量的方向与速度的方向相同 p mv 2 动量与动能 1 区别 动量是矢量 动能是标量 动能从能量的角度描述物体的状态 动量从运动物体的作用效果方面描述物体的状态 2 联系 都是描述物体运动状态的物理量 五 动量守恒定律与机械能守恒定律的比较 研究对象都是相互作用的物体组成的系统 研究的都是某一运动过程 系统不受外力或所受外力的矢量和为零 系统只有重力或弹力做功 p1 p2 p1 p2 ek1 ep1 ek2 ep2 矢量式 标量式 可在某一方向独立使用 不能在某一方向独立使用 矢量法则进行合成或分解 代数和 对所学知识及时总结 将其构建成知识网络 既有助于整体把握知识结构 又利于加深对知识间内在联系的理解 下面是本阶段的知识结构图 请要求学生认真填一填吧 动量守恒定律 实验 探究碰撞中的不变量 基本概念 动量定理 动量守恒定律 基本概念 冲量 动量 定义式 方向 与力f的方向 物理意义 表示力对 的累积效应 定义式 单位 且1 1n s方向 与速度的方向 动量的变化量 i ft 相同 时间 p mv kg m s kg m s 相同 定义式 p p2 p1 m v 方向 与 v方向 相同 动量定理 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公式 i f合t p2 p1 动量变化量 mv2 mv1 动量守恒定律 内容 如果一个系统不受外力 或者所受外力的矢量和 这个系统的总动量保持不变 公式 1 p p 作用前后总动量 2 p 0 作用前后总动量 3 p1 p2 相互作用的两个物体动量的变化大小 方向 守恒条件 1 系统不受外力的作用 2 系统所受的外力之和为 3 内力 且作用时间短 系统动量近似守恒 4 系统在某一方向所受的外力之和 系统在该方向上动量守恒 应用 碰撞 弹性碰撞 非弹性碰撞反冲 火箭 为0 相同 不变 相等 相反 零 远大于外力 为零 一 理解动量守恒 掌握临界问题分析方法动量守恒定律是力学中的一个重要规律 在运用动量守恒定律解题时 常常会遇到相互作用的几个物体间的临界问题 求解这类问题要注意临界状态的分析 把握相关的临界条件 1 涉及弹簧类的临界问题 对于由弹簧组成的系统 在物体间发生相互作用的过程中 当弹簧被压缩到最短或拉伸到最长时 弹簧两端的两个物体的速度必然相等 2 涉及相互作用最大限度类的临界问题 在物体滑上斜面 斜面放在光滑水平面上 的过程中 由于物体间弹力的作用 斜面在水平方向上将做加速运动 物体滑到斜面上最高点的临界条件是物体与斜面沿水平方向具有共同的速度 物体到达斜面顶端时 在竖直方向上的分速度等于零 3 子弹打木块类的临界问题 子弹刚好击穿木块的临界条件为子弹穿出时的速度与木块的速度相同 典例1 2012 合肥高二检测 甲 乙两只小船的质量均为m 120kg 静止于水面上 甲船上的人质量m 60kg 通过一根长为l 10m的绳用f 120n的力水平拉乙船 求 1 两船相遇时 两船分别移动了多少距离 2 为防止两船相撞 人至少应以多大的速度跳离甲船 忽略水的阻力 规范解答 1 由 人船模型 规律有 x甲 x乙 l 联立 并代入数据解得x甲 4m x乙 6m 2 设相遇时甲船速度为v1 乙船速度为v2 人跳离时的速度为v 因甲 乙两船受到力的大小及力的作用时间都相等 由动量定理可知甲 乙两船动量大小相等 即 m m v1 mv2 由动能定理得fx甲 m m v12 人跳离后至少需甲 乙船均停下 对人和甲船组成的系统由动量守恒定律有 m m v1 0 mv 联立 解得v m s 答案 1 甲船移动了4m 乙船移动了6m 2 m s 变式训练 如图所示 静止在光滑水平面上的木块 质量为m 长度为l 一颗质量为m的子弹从木块的左端打进 设子弹在打穿木块的过程中受到大小恒为ff的阻力 要使子弹刚好从木块的右端打出 则子弹的初速度v0应等于多大 解析 取子弹和木块为研究对象 它们所受到的合外力等于零 故总动量守恒 由动量守恒定律得mv0 mv1 mv2 要使子弹刚好从木块右端打出 则必须满足临界条件v1 v2 根据功能关系得解以上三式得 答案 二 动量 能量综合问题的求解处理力学问题的基本思路有三种 一是牛顿定律 二是动量关系 三是能量关系 若考查有关物理量的瞬时对应关系 需应用牛顿定律 若考查一个过程 三种方法都有可能 但方法不同 处理问题的难易 繁简程度可能有很大的差别 若研究对象为一个系统 应优先考虑两大守恒定律 若研究对象为单一物体 可优先考虑两个定理 特别是涉及时间问题时应优先考虑动量定理 涉及功和位移问题时应优先考虑动能定理 两个守恒定律和两个定理只考查一个物理过程的始末两个状态有关物理量间的关系 对过程的细节不予细究 这正是它们的方便之处 特别是对于变力做功问题 在中学阶段无法用牛顿定律处理时 就更显示出它们的优越性 利用动量的观点和能量的观点解题时应注意以下四个问题 1 动量定理和动量守恒定律是矢量表达式 还可写出分量表达式 而动能定理和能量守恒定律是标量表达式 绝无分量表达式 2 从研究对象上看 动量定理既可研究单体 又可研究系统 但高中阶段一般用于研究单体 动能定理在高中阶段只能用于研究单体 3 动量守恒定律和能量守恒定律是自然界最普遍的规律 它们研究的是物体系统 在力学中解题时必须注意动量守恒的条件及机械能守恒的条件 在应用这两个定律时 当确定了研究对象及运动状态变化的过程后 可根据问题的已知条件和要求解未知量 并选择研究的两个状态列方程求解 4 中学阶段凡可用力和运动的观点解决的问题 若用动量的观点或能量的观点求解 一般要比用力和运动的方法简便 中学阶段涉及的曲线运动 a不恒定 竖直面内的圆周运动 碰撞等 就中学知识而言 不可能单纯考虑用力和运动的方法解答 典例2 2012 成都高二检测 如图所示 质量为m的天车静止在光滑水平轨道上 下面用长为l的细线悬挂着质量为m的沙箱 一颗质量为m0的子弹以v0的水平速度射入沙箱 并留在其中 在以后的运动过程中 求 1 沙箱上升的最大高度 2 天车的最大速度 规范解答 1 子弹打入沙箱过程中 它们组成的系统动量守恒 则m0v0 m0 m v1摆动过程中 子弹 沙箱 天车组成的系统水平方向动量守恒 机械能守恒 沙箱到达最大高度时 系统有相同的速度 设为v2 则有 m0 m v1 m0 m m v2 m0 m v12 m0 m m v22 m0 m gh联立三式可得沙箱上升的最大高度 2 子弹和沙箱再摆回最低点时 天车的速度最大 设此时天车的速度为v3 沙箱的速度为v4 由动量守恒得 m0 m v1 mv3 m0 m v4由系统机械能守恒得 m0 m v12 mv32 m0 m v42联立两式可求得天车的最大速度答案 变式训练 两个质量分别为m1和m2的劈a和b 高度相同 放在光滑的水平面上 a和b相向的侧面都是相同的光滑的曲面 曲面下端与水平面相切 如图所示 一个质量为m的物块位于劈a