高考物理一轮复习 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核 第1讲 动量定理 动量守恒定律及其应用课件.ppt

第1讲动量定理动量守恒定律及其应用 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 动量 动量定理 考纲要求 速度 mv kg m s 速度 2 冲量 1 定义 力和力的的乘积 2 表达式 i 单位 牛秒 n s 3 矢量性 冲量是矢量 它的方向由 的方向决定 4 物理意义 表示力对的积累 5 作用效果 使物体的发生变化 作用时间 ft 时间 动量 力 3 动量定理 1 内容 物体所受合力的 等于物体的 的变化 2 表达式 ft p 3 矢量性 动量变化量的方向与方向相同 还可以在某一方向上应用动量定理 4 适用范围 不仅适用于宏观物体的低速运动 而且对微观粒子的高速运动同样适用 p p 冲量 冲量 动量 判断正误 正确的划 错误的划 1 质量大的物体动量一定大 2 质量和速率都相同的物体的动量一定相同 3 一个物体的运动状态变化 它的动量一定改变 4 冲量的作用效果是使物体产生动量 5 合外力的冲量是物体动量发生变化的原因 答案 1 2 3 4 5 1 内容 如果一个系统 或者 这个系统的总动量保持不变 这就是动量守恒定律 2 表达式 1 p 系统相互作用前总动量p等于相互作用后的总动量p 2 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 动量守恒定律及其应用 考纲要求 不受外力 所受外力的矢量和为零 p m1v1 m2v2 3 适用条件 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 判断正误 正确的划 错误的划 1 两物体动能相等 动量一定相等 2 系统的动量守恒时 机械能也一定守恒 3 动量守恒定律表达式m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 一定是矢量式 应用时一定规定正方向 且其中的速度必须相对同一个参考系 答案 1 2 3 1 碰撞碰撞是指物体间的相互作用持续时间 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 弹性碰撞和非弹性碰撞 考纲要求 很短 很大 远大于 3 分类 守恒 最大 1 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位移方向 基础自测 解析此题考查动量大小的决定因素和动量的矢量性 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 大 a项错 对于同一物体 质量一定 所以动量越大 速度越大 b项对 加速度不变 但速度一定变 如平抛运动的物体 故c项错 动量的方向始终与速度方向相同 与位移方向不一定相同 d错误 答案b 2 下列四幅图所反映的物理过程中 系统动量守恒的是 解析a中子弹和木块的系统在水平方向不受外力 竖直方向所受合力为零 系统动量守恒 b中在弹簧恢复原长过程中 系统在水平方向始终受墙的作用力 系统动量不守恒 c中木球与铁球的系统所受合力为零 系统动量守恒 d中木块下滑过程中 斜面始终受挡板作用力 系统动量不守恒 答案ac 3 如图1 1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 图1 1 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 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之间的摩擦力大小不相等时 a b组成的系统所受合外力不为零 动量不守恒 当a b与c之间的摩擦力大小相等时 a b组成的系统所受合外力为零 动量守恒 对a b c组成的系统 弹簧的弹力及a b与c之间的摩擦力均属于内力 无论a b与c之间的摩擦力大小是否相等 系统所受的合外力均为零 系统的动量守恒 故选项a d正确 答案ad 4 a球的质量是m b球的质量是2m 它们在光滑的水平面上以相同的动量运动 b在前 a在后 发生正碰后 a球仍朝原方向运动 但其速率是原来的一半 碰后两球的速率比va vb 为 a 1 2b 1 3c 2 1d 2 3 答案d 5 2013 天津理综 2 我国女子短道速滑队在今年世锦赛上实现女子3000m接力三连冠 观察发现 接棒 的运动员甲提前站在 交棒 的运动员乙前面 并且开始向前滑行 待乙追上甲时 乙猛推甲一把 使甲获得更大的速度向前冲出 在乙推甲的过程中 忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用 则 图1 2 a 甲对乙的冲量一定等于乙对甲的冲量b 甲 乙的动量变化一定大小相等方向相反c 甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量d 甲对乙做多少负功 乙对甲就一定做多少正功 1 理解动量定理时应注意 1 动量定理表明冲量既是使物体动量发生变化的原因 又是物体动量变化的量度 这里所说的冲量是物体所受的合外力的冲量 或者说是物体所受各外力冲量的矢量和 2 动量定理的研究对象是一个质点 或可视为一个物体的系统 热点一对动量定理的理解与应用 3 动量定理是过程定理 解题时必须明确过程及初末状态的动量 4 动量定理的表达式是矢量式 在一维情况下 各个矢量必须选一个规定正方向 2 用动量定理解释现象用动量定理解释的现象一般可分为两类 一类是物体的动量变化一定 此时力的作用时间越短 力就越大 时间越长 力就越小 另一类是作用力一定 此时力的作用时间越长 动量变化越大 力的作用时间越短 动量变化越小 分析问题时 要把哪个量一定 哪个量变化搞清楚 典例1 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳 翻滚并在空中做各种动作的运动项目 一个质量为60kg的运动员 从离水平网面3 2m高处自由下落 着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5 0m高处 已知运动员与网接触的时间为1 2s 若把这段时间内网对运动员的作用力当做恒力处理 求此力的大小 g取10m s2 答案1 5 103n方向竖直向上 反思总结1 用动量定理解题的基本思路2 对过程较复杂的运动 可分段用动量定理 也可整个过程用动量定理 跟踪短训 1 如图1 3所示 一铁块压着一纸条放在水平桌面上 当以速度v抽出纸条后 铁块掉在地上的p点 若以2v速度抽出纸条 则铁块落地点为 图1 3 a 仍在p点b 在p点左边c 在p点右边不远处d 在p点右边原水平位移的两倍处解析纸条抽出的过程 铁块所受的滑动摩擦力一定 以v的速度抽出纸条 铁块所受滑动摩擦力的作用时间较长 由i fft mv0得铁块获得速度较大 平抛运动的水平位移较大 以2v的速度抽出纸条的过程 铁块受滑动摩擦力作用时间较短 铁块获得速度较小 平抛运动的位移较小 故b选项正确 答案b 答案d 1 动量守恒定律的三个表达式 1 作用前后都运动的两个物体组成的系统 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 2 原来静止的两物体 爆炸 反冲等 0 m1v1 m2v2 3 作用后两物体共速 m1v1 m2v2 m1 m2 v 热点二动量守恒定律的应用 2 应用动量守恒定律时应注意的 五性 典例2 2013 山东卷 如图1 4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ma 2kg mb 1kg mc 2kg 开始时c静止 a b一起以v0 5m 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1 4 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mav0 mava mcvc 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mava mbv0 ma mb vab a与b达到共同速度后恰好不再与c碰撞 应满足vab vc 联立 式 代入数据得va 2m s 答案2m s 反思总结动量守恒定律的解题步骤 跟踪短训 3 如图1 5所示 在高为h 5m的平台右边缘上 放着一个质量m 3kg的铁块 现有一质量为m 1kg的钢球以v0 10m s的水平速度与铁块在极短的时间内发生正碰被反弹 落地点距离平台右边缘的水平距离为l 2m 已知铁块与平台之间的动摩擦因数为0 5 求铁块在平台上滑行的距离s 不计空气阻力 铁块和钢球都看成质点 取g 10m s2 图1 5 答案1 6m 动量守恒定律与机械能守恒定律的比较 热点三动量守恒和能量守恒的综合应用 典例3 2013 课标 35 2 在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块a和b 两者相距为d 现给a一初速度 使a与b发生弹性正碰 碰撞时间极短 当两木块都停止运动后 相距仍然为d 已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为 b的质量为a的2倍 重力加速度大小为g 求a的初速度的大小 反思总结利用动量和能量的观点解题的技巧 1 若研究对象为一个系统 应优先考虑应用动量守恒定律和能量守恒定律 机械能守恒定律 2 若研究对象为单一物体 且涉及功和位移问题时 应优先考虑动能定理 3 因为动量守恒定律 能量守恒定律 机械能守恒定律 动能定理都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 特别对于变力做功问题 就更显示出它们的优越性 跟踪短训 4 2013 广东理综 35 如图1 6 两块相同平板p1 p2置于光滑水平面上 质量均为m p2的右端固定一轻质弹簧 左端a与弹簧的自由端b相距l 物体p置于p1的最右端 质量为2m且可看作质点 p1与p以共同速度v0向右运动 与静止的p2发生碰撞 碰撞时间极短 碰撞后p1与p2粘连在一起 p压缩弹簧后被弹回并停在a点 弹簧始终在弹性限度内 p与p2之间的动摩擦因数为 求 1 p1 p2刚碰完时的共同速度v1和p的最终速度v2 2 此过程中弹簧的最大压缩量x和相应的弹性势能ep 图1 6 热点四碰撞模型的规律及应用1 碰撞现象满足的规律 1 动量守恒定律 2 机械能不增加 3 速度要合理 若碰前两物体同向运动 则应有v后 v前 碰后原来在前的物体速度一定增大 若碰后两物体同向运动 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 结论 1 当两球质量相等时 v1 0 v2 v1 两球碰撞后交换速度 2 当质量大的球碰质量小的球时 v1 0 v2 0 碰撞后两球都向前运动 3 当质量小的球碰质量大的球时 v1 0 碰撞后质量小的球被反弹回来 典例4 质量为m 速度为v的a球与质量为3m的静止b球发生正碰 碰撞可能是弹性的 也可能是非弹性的 因此 碰撞后b球的速度可能有不同的值 碰撞后b球的速度大小可能是 a 0 6vb 0 4vc 0 2vd v 答案b 答案ac 6 2013 陕西长安一中检测 35 2 如图1 7所示 半径分别为r和r r r 的甲乙两光滑圆轨道安置在同一竖直平面内 两轨道之间由一条光滑水平轨道cd相连 在水平轨道cd上一轻弹簧被a b两小球夹住 同时释放两小球 a b球恰好能通过各自的圆轨道的最高点 求 图1 7 1 两小球的质量比 2 若ma mb m 要求a b都能通过各自的最高点 弹簧释放前至少具有多少弹性势能 附 对应高考题组1 2011 课标全国 35 2 如图 a b c三个木块的质量均为m 置于光滑的水平桌面上 b c之间有一轻质弹簧 弹簧的两端与木块接触而不固连 将弹簧压紧到不能再压缩时用细线 细线未画出 把b和c紧连 使弹簧不能伸展 以至于b c可视为一个整体 现a以初速度v0沿b c的连线方向朝b运动 与b相碰并粘合在一起 以后细线突然断开 弹簧伸展 从而使c与a b分离 已知c离开弹簧后的速度恰为v0 求弹簧释放的势能 2 2011 山东卷 38 如图所示 甲 乙两船的总质量 包括船 人和货物 分别为10m 12m 两船沿同一直线同一方向运动 速度分别为2v0 v0 为避免两船相撞 乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船 甲船上的人将货物接住 求抛出货物的最小速度 不计水的阻力 答案4v0 3 2012 山东卷 38 2 如图所示 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 4 2012 天津理综 10 如图所示 水平地面上固定有高为h的平台 台面上有固定的光滑坡道 坡道顶端距台面高也为h 坡道底端与台面相切 小球a从坡道顶端由静止开始