高考物理总复习 专题六 第1讲 动量 动量守恒定律配套课件.ppt

专题六 碰撞与动量守恒 第1讲 动量动量守恒定律 考点1动量 冲量1 动量 1 定义 运动物体的质量和 的乘积叫做动 量 用p表示 速度 mv kg m s 速度 2 表达式 p 3 单位 由速度单位和质量单位共同确定 即 4 动量是矢量 其方向和 方向相同 2 冲量 1 定义 力和力的作用时间的乘积叫冲量 即i 2 对冲量的理解 ft 冲量是描述力的时间积累效应的物理量 是过程量 与时间相对应 冲量是矢量 其方向由力的方向决定 不能说和力的方向相同 如果力的方向在作用时间内保持不变 那么冲量的方向就和力的方向相同 要注意的是 冲量和功不同 恒力在一段时间内可能不做功 但一定有冲量 动量 动能 动量变化量的比较 自主检测 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 物体的动量也保持不变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 d 考点2动量定理1 动量定理 1 内容 物体在一个过程中所受合外力的冲量 等于物体 在这个过程始末的动量的 2 表达式 ft p p或ft mv mv 变化量 2 用动量定理解释现象 可见合外力等于物体动量的变化率 当 p一定时 t越短 力f就越大 t越长 力f就越小 当f一定时 t越长 动量变化量 p越大 t越短 动量变化量 p越小 自主检测 图6 1 1 2 如图6 1 1所示 质量为m 2kg的物体 在水平力f 8n的作用下 由静止开始沿水平面向右运动 已知物体与水平面间的动摩擦因数 0 2 若f作用t1 6s后撤去 撤去f后又经t2 2s物体与竖直墙壁相碰 若物体与墙壁作用时间t3 0 1s 碰墙后反弹的速度v 6m s 求墙壁对物体的平均作用力 取g 10m s2 解 对于物体与墙壁碰撞之前的过程 设物体与墙壁碰撞前的速度为v 由动量定理得ft1 mg t1 t2 mv 0代入解得v 8m s对于物体与墙壁碰撞过程 由动量定理得 ft3 mv mv得到墙壁对物体的平均作用力f 280n 考点3动量守恒定律1 内容 相互作用的物体组成的系统 或所受合外力为 时 这个系统的总动量将保持不变 2 公式 m1v1 m2v2 3 动量守恒定律成立的条件 不受外力 零 1 系统不受外力或者所受外力之和为零 2 系统受外力 但外力远小于内力 可以忽略不计 3 系统在某一个方向上所受的合外力为零 则该方向上动 量守恒 4 全过程的某一阶段系统受的合外力为零 则该阶段系统动量守恒 m1v1 m2v2 自主检测 3 把一支弹簧枪水平固定在小车上 小车放在光滑水平地面上 枪射出一颗子弹时 关于枪 弹 车 下列说法正确的 是 a 枪和弹组成的系统动量守恒b 枪和车组成的系统动量守恒c 枪弹和枪筒之间的摩擦力很小 可以忽略不计 故二者组成的系统动量近似守恒d 枪 弹 车三者组成的系统动量守恒 解析 内力 外力取决于系统的划分 以枪和弹组成的系统 车对枪的作用力是外力 系统动量不守恒 枪和车组成的系统受到系统外弹簧弹力对枪的作用力 系统动量不守恒 枪弹和枪筒之间的摩擦力属于内力 但枪筒受到车的作用力 属于外力 故二者组成的系统动量不守恒 枪 弹 车组成的系统所受合外力为零 系统动量守恒 故d正确 答案 d 考点4碰撞 爆炸与反冲1 碰撞 1 特点 作用时间极短 相互作用的内力极大 有些碰撞尽管合外力不为零 但外力相对于内力可忽略 故动量近似守恒 2 分类 弹性碰撞 动能也守恒 非弹性碰撞 存在动能损失 完全非弹性碰撞 碰后具有共同速度 动能损失最多 3 范围 从动能损失多少的角度看 所有碰撞都介于弹性碰撞和完全非弹性碰撞之间 即两者是动能损失的下限和上限 2 爆炸及反冲运动 1 爆炸 爆炸过程类似于碰撞 作用时间极短 相互作用的内力极大 动量近似守恒 因有其他形式的能转化为动能 所以系统的动能在爆炸后将增加 2 反冲运动 是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果 如发射炮弹时炮身的后退 火箭因喷气而发射等 在反冲运动中若内力远大于外力 可视为动量守恒 自主检测 4 向空中发射一物体 不计空气阻力 当此物体的速度恰好沿水平方向时 炸成a b两块 炸后瞬间 若质量较大的a块 的速度方向仍沿原来的方向 则下列判断正确的是 a 炸后瞬间 b块的速度方向一定与原速度方向相反b a b一定同时到达水平地面c 从炸裂到落地的这段时间里 a飞行的水平距离一定比b飞行的水平距离大d 在爆炸过程中 a b受到的爆炸力的冲量一定相同 解析 由于爆炸后a b的速度大小未知 故a c错误 冲量是矢量 d错误 答案 b 热点1平均动量问题 人船模型 模型简介 人船模型 是由人和船两个物体构成的系统 该系统在人和船相互作用下各自运动 运动过程中该系统所受到的合外力为零 即人和船组成的系统在运动过程中总动量守恒 人船模型 不仅是动量守恒问题中典型的物理模型 也是最重要的力学综合模型之一 对 人船模型 及其典型变形的研究 将直接影响着力学过程的发生 发展和变化 在将直接影响着力学过程的分析思路 通过类比和等效方法 可以使许多动量守恒问题的分析思路和解答步骤变得简捷 例1 如图6 1 2所示 长为l 质量为m的小船停在静水中 一个质量为m的人站在船头 若不计水的阻力 当人从船头走到船尾的过程中 船和人相对地面的位移各是多少 图6 1 2 思路导引 选人和船组成的系统为研究对象 由于人从船头走到船尾的过程中 系统在水平方向不受外力作用 所以水平方向的动量守恒 方法技巧 原来静止的系统满足动量守恒或某一方向守恒 实质是静止的系统中物体的反冲运动 答题规范 解 设某时刻人对地的速度为v2 船对地的速度为v1 则mv2 mv1 0在人从船头走到船尾的过程中每一时刻系统的动量均守恒 故mv2t mv1t 0 即ms1 ms2 0 而s1 s2 l 触类旁通 1 载人气球原静止于高h的高空 气球质量为m 人的质量为m 若人沿绳梯滑至地面 则绳梯至少为多长 解 气球和人原静止于空中 说明系统所受合力为零 故人下滑过程中系统动量守恒 人和气球任意时刻的动量大小都相等 所以整个过程中系统平均动量守恒 若设绳梯长为l 人 热点2动量守恒定律的应用 例2 如图6 1 3所示 甲 乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏 甲和他的冰车总质量共为m 30kg 乙和他的冰车总质量也是30kg 游戏时 甲推着一个质量为m 15kg的箱子和他一起以大小为v0 2m s的速度滑行 乙以同样大小的速度迎面滑来 为了避免相撞 甲突然将箱子沿冰面推给乙 箱子滑到乙处 乙迅速抓住 若不计冰面摩擦 求甲至少以多大速度 相对于地面 将箱子推出 才能避免与乙相撞 图6 1 3 易错提醒 这类型题目从动量守恒定律的应用角度看并不难 但需对两个物体的运动关系分析清楚 乙和箱子 甲的运动关系如何 才能不相撞 这就需要我们要将 不相撞 的实际要求转化为物理条件 即 甲 乙可以同方向运动 但只要乙的速度不小于甲的速度 就不可能相撞 正确解析 要想刚好避免相撞 要求乙抓住箱子后与甲的 速度正好相等 设甲推出箱子后的速度为v1 箱子的速度为v 乙抓住箱子后的速度为v2 对甲和箱子 推箱子前后动量守恒 以初速度方向为正方 向 由动量守恒定律有 m m v0 mv mv1 对乙和箱子 抓住箱子前后动量守恒 以箱子初速度方向 为正方向 由动量守恒定律有 mv mv0 m m v2 刚好不相撞的条件是v1 v2 联立 解得v 5 2m s 方向与甲和箱子初速度方向 一致 方法技巧 利用动量守恒定律解题时 遵循的基本思路为 判守恒条件 定正方向 确定初末动量 列式求解 触类旁通 2 如图6 1 4所示 光滑的水平地面上有一木板 其左端放有一重物 右方有一竖直的墙 重物质量为木板质量的2倍 重物与木板间的动摩擦因数为 使木板与重物以共同的速度v0向右运动 某时刻木板与墙发生弹性碰撞 碰撞时间极短 求木板从第一次与墙碰撞到再次碰撞所经历的时间 设木板足够长 重物始终在木板上 重力加速度为g 图6 1 4 解 木板第一次