沪科版高考物理一轮复习：选修3-5第14章第1节《动量、动量守恒定律》ppt精编课件.ppt

选修3 5 第14章碰撞与动量守恒 第14章碰撞与动量守恒 第14章碰撞与动量守恒 第1节动量动量守恒定律 一 动量1 定义 物体的 和 的乘积 2 表达式 p 单位 千克米每秒 kg m s 3 动量的三性 1 矢量性 方向与 的方向相同 质量 速度 mv 速度 2 瞬时性 动量是描述物体运动状态的物理量 动量定义中的速度是瞬时速度 是针对某一 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 的动量 时刻 地 二 系统内力和外力1 系统 相互作用的两个或几个物体组成一个系统 2 内力 系统 物体之间的相互作用力 3 外力 系统 物体对系统 物体的作用力 内 外 内 三 动量守恒定律1 内容 如果一个系统 或者 那么这个系统的总动量保持不变 2 动量守恒定律的适用条件 1 系统不受 或系统所受外力之和 不受外力 所受外力之和为零 外力 为零 2 系统所受的外力之和虽不为零 但比系统内力 如碰撞问题中的摩擦力 爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多 可以忽略不计 3 系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零 或外力远小于内力 则系统该方向上 小得很多 动量守恒 3 表达式 1 p p 或p1 p2 p1 p2 系统相互作用前总动量p 相互作用后总动量p 2 p1 p2相互作用的两个物体组成的系统 等于 一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小 方向 3 p 0系统总动量增量 相等 相反 为零 四 碰撞1 概念 碰撞是指物体间的相互作用持续时间很短 而物体间相互作用力很大的现象 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 3 分类 远大于 守恒 1 弹性碰撞 碰撞过程中机械能 即碰撞前后系统总动能相等 2 非弹性碰撞 碰撞过程中机械能 即碰撞后的机械能 碰撞前的机械能 3 完全非弹性碰撞 碰撞后物体 具有 的速度 这种碰撞系统动能损失 不变 有损失 小于 粘在一起 共同 最大 一 对动量 动能和动量的变化量的理解 即时应用1 足球运动员将一个沿水平方向飞来的足球反向踢回的过程中 若足球动量变化量的大小为10kg m s 则 A 足球的动量一定减小B 足球的动量一定增大C 足球的动量大小可能不变 D 足球的动能大小一定变化解析 选C 动量是矢量 动量变化了10kg m s 由 p p2 p1可知 足球的动量大小及动能的大小可能增加 也可能减小 还可能不变 C正确 二 对动量守恒定律的理解1 研究对象 相互作用的物体组成的系统 2 正确理解 总动量保持不变 不仅指系统的初末两个时刻的总动量相等 而且指系统在整个过程中任意两个时刻的总动量相等 3 动量守恒定律三性的理解 1 矢量性 对于作用前后物体的运动方向都在同一直线上的问题 应选取统一的正方向 凡是与选取正方向相同的动量为正 相反为负 若方向未知 可设为与正方向相同列动量守恒方程 通过解得结果的正负 判定未知量的方向 2 同时性 动量是一个瞬时量 动量守恒指的是系统任一瞬时的动量守恒 列方程m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 时 等号左侧是作用前 或某一时刻 各物体的动量和 等号右侧是作用后 或另一时刻 各物体的动量和 不同时刻的动量不能相加 3 相对性 由于动量大小与参考系的选取有关 因此应用动量守恒定律时 应注意各物体的速度必须是相对于同一参考系的速度 4 三种常见表达式 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 实际应用时的三种常见形式 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 适用于作用前后都运动的两个物体组成的系统 0 m1v1 m2v2 适用于原来静止的两个物体组成的系统 比如爆炸 反冲等 两者速率及位移大小与各自质量成反比 m1v1 m2v2 m1 m2 v 适用于两物体作用后结合为一体或具有相同速度的情况 完全非弹性碰撞 2 p 0 系统总动量不变 3 p1 p2 相互作用的两物体组成的系统 两物体动量增量大小相等 方向相反 即时应用2 一炮艇总质量为M 以速度v0匀速行驶 从艇上以相对海岸的水平速度v沿前进方向射出一质量为m的炮弹 发射炮弹后艇的速度为v 若不计水的阻力 则下列各关系式中正确的是 A Mv0 M m v mvB Mv0 M m v m v v0 C Mv0 M m v m v v D Mv0 Mv mv解析 选A 以炮艇及炮艇上的炮弹为研究对象 动量守恒 其中的速度均为对地速度 故A正确 三 碰撞 爆炸及反冲现象的特点分析一 碰撞问题1 碰撞的种类及特点 2 弹性碰撞的规律两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒 以质量为m1 速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例 则有 m1v1 m1v1 m2v2 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 3 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 碰后物体的运动方向不可能都不改变 四 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 五 反冲现象 1 系统内的不同部分在强大内力作用下向相反方向运动 通常用动量守恒来处理 2 反冲运动中 由于有其他形式的能转变为机械能 所以系统的总动能增加 特别提醒 碰撞 爆炸 反冲现象的共同点是作用过程短暂 处理这类问题时 作用前后的状态的确定是解题的关键 即时应用3 2018 高考福建理综卷 在光滑水平面上 一质量为m 速度大小为v的A球与质量为2m静止的B球碰撞后 A球的速度方向与碰撞前相反 则碰撞后B球的速度大小可能是 填选项前的字母 A 0 6vB 0 4vC 0 3vD 0 2v 如图14 1 1所示 A B两物体质量之比mA mB 3 2 原来静止在平板小车C上 A B间有一根被压缩的弹簧 地面光滑 当弹簧突然释放后 则 A 若A B与平板车上表面间的动摩擦因数相同 A B组成的系统的动量守恒 图14 1 1 B 若A B与平板车上表面间的动摩擦因数相同 A B C组成的系统的动量守恒C 若A B所受的摩擦力大小相等 A B组成的系统的动量守恒D 若A B所受的摩擦力大小相等 A B C组成的系统的动量守恒 思路点拨 根据动量守恒的条件及A B C的受力情况分析判断 解析 如果A B与平板车上表面间的动摩擦因数相同 弹簧释放后A B分别相对于小车向左 向右滑动 它们所受的滑动摩擦力fA向右 fB向左 由于mA mB 3 2 所以FA FB 3 2 则A B组成的系统所受的外力之和不为零 故其动量不守恒 A选项错 对A B C组成的系统 A B 与C间的摩擦力为内力 该系统所受的外力为竖直方向上的重力和支持力 它们的合力为零 故该系统的动量守恒 B D选项均正确 若A B所受摩擦力大小相等 则A B组成的系统的外力之和为零 故其动量守恒 C选项正确 答案 BCD 方法引导 1 系统动量是否守恒 可以从守恒的条件判定 还可以由系统内各物体的动量的变化直接判断 2 系统所受合外力不为零 系统的动量不守恒 但此时只要在某方向上系统所受合外力为零 在该方向上系统的动量依然守恒 3 系统动量守恒的条件是系统受到的合外力为零 并不是内力为零 而内力的作用正是使系统内各物体的动量发生 传递 的原因 满分样板8分 2018 高考山东理综卷 如图14 1 2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 图14 1 2 思路点拨 解此题的关键是理解两船不相撞的条件是最终两船有相同的速度 解析 设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为vmin 抛出货物后船的速度为v1 甲船上的人接到货物后船的速度为v2 由动量守恒定律得 12m v0 11m v1 m vmin 3分 10m 2v0 m vmin 11m v2 3分 为避免两船相撞应满足v1 v2 1分 联立 式得vmin 4v0 1分 答案 4v0 名师归纳 应用动量守恒定律的解题步骤 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 2018 高考课标全国卷 如图14 1 3 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 思路点拨 解此题注意两点 1 研究对象选取及动量守恒的条件 2 能量转化与守恒 图14 1 3 解析 设碰后A B和C的共同速度的大