高考物理 122 动量守恒定律的综合应用课件 新人教版.ppt

第2讲动量守恒定律的综合应用 1 碰撞的定义 碰撞是指物体间的相互作用很短 而物体间相互作用力的现象 2 碰撞的特征 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 持续时间 很大 远大于 3 碰撞的分类及特点的比较 针对训练 1 2013届阜阳模拟 如图12 2 1所示 木块b与水平弹簧相连放在光滑水平面上 子弹a沿水平方向射入木块后留在木块b内 入射时间极短 而后木块将弹簧压缩到最短 关于子弹和木块组成的系统 下列说法中正确的是 子弹射入木块的过程中系统动量守恒 子弹射入木块的过程中系统机械能守恒 木块压缩弹簧过程中 系统总动量守恒 木块压缩弹簧过程中 子弹 木块和弹簧组成的系统机械能守恒a b c d 解析 子弹打木块模型是两个物体相互作用的典型问题 依据其相互作用原理 各自运动原理 能量转化原理建立的 子弹打木块 模型 其实质是物体系在一对内力的作用下 实现系统内物体的动量 动能和能量的变化过程 在子弹射入木块的过程中 因为入射时间极短 可认为系统静止 所以不受弹力作用 系统合力为零 动量守恒 说法 正确 在子弹射入木块的过程中 子弹相对于木块发生位移 内力做功 子弹将一部分机械能转化为系统的内能 即系统的机械能不守恒 说法 错误 木块压缩弹簧过程中 系统受到水平向右弹力作用 合外力不为零 系统的总动量不守恒 所以说法 错误 木块压缩弹簧过程中 由子弹 木块和弹簧组成的系统 只有系统内的弹力做功 所以系统的机械能守恒 说法 正确 本题答案为c 答案 c 1 碰撞中的动量守恒 两物体碰撞过程中 相互作用力极大 如果有外力 一般也可忽略不计 故可认为碰撞过程中两物体动量守恒 2 爆炸过程中的动量守恒 爆炸过程中内力远大于外力 爆炸的各部分组成的系统总动量守恒 3 反冲运动中动量守恒 因反冲运动是相互作用的内力产生的效果 一般认为动量是守恒的 针对训练 2 如图12 2 2所示 光滑水平面上有大小相同的a b两球在同一直线上运动 两球质量关系为mb 2ma 规定向右为正方向 a b两球的动量均为6kg m s 运动中两球发生碰撞 碰撞后a球的动量增量为 4kg m s 则 a 左方是a球 碰撞后a b两球速度大小之比为2 5b 左方是a球 碰撞后a b两球速度大小之比为1 10c 右方是a球 碰撞后a b两球速度大小之比为2 5d 右方是a球 碰撞后a b两球速度大小之比为1 10 答案 a 1 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 各物体作用前后各自动量变化显著 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总机械能 2013届亳州模拟 a b两球在光滑水平面上沿同一直线 同一方向运动 a球的动量是5kg m s b球的动量是7kg m s 当a追上b球时发生碰撞 则碰撞后a b两球的动量可能值是 a 4kg m s 14kg m sb 3kg m s 9kg m sc 5kg m s 17kg m sd 6kg m s 6kg m s 答案 b 即学即用 1 质量为1kg的小球以4m s的速度与质量为2kg的静止小球正碰 关于碰后的速度v 1和v 2 下面可能的是 a v 1 v 2 2m sb v 1 1m s v 2 2 5m sc v 1 1m s v 2 3m sd v 1 4m s v 2 4m s 答案 b 1 碰撞现象满足的规律 1 动量守恒 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 3 爆炸现象 1 动量守恒 由于爆炸是在极短的时间内完成的 爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力 所以在爆炸过程中 系统的总动量守恒 2 动能增加 在爆炸过程中 由于有其他形式的能量 如化学能 转化为动能 所以爆炸前后系统的总动能增加 3 位置不变 爆炸和碰撞的时间极短 因而作用过程中 物体产生的位移很小 一般可忽略不计 可以认为爆炸或碰撞后仍然从爆炸或碰撞前的位置以新的动量开始运动 2011 新课标全国高考 如图12 2 3所示 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 审题视点 分析该题的关键是 1 a与b c粘合碰撞 动量守恒 机械能损失 2 c与a b的分开过程 动量守恒 机械能守恒 即学即用 2 一置于桌面上质量为m的玩具炮 水平发射质量为m的炮弹 炮可在水平方向自由移动 当炮身上未放置其他重物时 炮弹可击中水平地面上的目标a 当炮身上固定一质量为m0的重物时 在原发射位置沿同一方向发射的炮弹可击中水平地面上的目标b 炮口离水平地面的高度为h 如果两次发射时 火药 提供的机械能均为e 求a b两目标与炮弹发射点之间的水平距离 1 三个基本观点比较 2 力学规律的选取原则 1 求解物体某一时刻受力及加速度时 可用牛顿第二定律列式解决 有时也可结合运动学公式列出含有加速度的关系式 2 研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时 在涉及时间和速度 不涉及位移和加速度时要首先考虑运用动量定理 在涉及位移 速度 不涉及时间时要首先考虑选用动能定理 3 若研究的对象为相互作用的物体组成的系统 一般考虑用动量守恒定律和机械能守恒定律去解决 但要仔细分析研究的问题是否符合守恒条件 4 在涉及相对位移问题时则优先考虑能量守恒定律 即系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量 即转变为系统内能的量 5 在涉及有碰撞 爆炸 打击 绳绷紧等物理现象时 须注意到一般这些过程均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转化 这类问题因作用时间极短 动量守恒定律一般都成立 2011 安徽高考 如图12 2 4所示 质量m 2kg的滑块套在光滑的水平轨道上 质量m 1kg的小球通过长l 0 5m的轻质细杆与滑块上的光滑轴o连接 小球和轻杆可在竖直平面内绕o轴自由转动 开始轻杆处于水平状态 现给小球一个竖直向上的初速度v0 4m s g取10m s2 1 若锁定滑块 试求小球通过最高点p时对轻杆的作用力大小及方向 2 若解除对滑块的锁定 试求小球通过最高点时的速度大小 3 在满足 2 的条件下 试求小球击中滑块右侧轨道位置点与小球起始位置点间的距离 答案 见解析 即学即用 3 2012 安徽高考 如图12 2 5所示 装置的左边是足够长的光滑水平台面 一轻质弹簧左端固定 右端连接着质量m 2kg的小物块a 装置的中间是水平传送带 它与左右两边的台面等高 并能平滑对接 传送带始终以u 2m s的速率逆时针转动 装置的右边是一光滑曲面 质量m 1kg的小物块b从其上距水平台面高h 1 0m处由静止释放 已知物块b与传送带之间的动摩擦因数 0 2 l 1 0m 设物块a b间发