广西田阳高中高考物理总复习 碰撞与动量守恒课件.ppt

选考内容 第1讲碰撞与动量守恒 动量 动量守恒定律 3 动量守恒定律适用条件 1 不受外力或外力的合力为零 不是系统内每个物体所受的合外力为零 更不能认为系统处于平衡状态 2 近似适用条件 系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力 3 如果系统在某一方向上所受外力的合力为零 则在这一方向上动量守恒 2 动量是矢量 动量守恒是指矢量的守恒 变化前的矢量和 公式左 等于变化后的矢量和 公式右 当上式中两个物体的动量及动量的变化都在一条直线上 那么可假定某一方向的动量为正 相反方向的动量则为负 上式的左 右部分就变成了代数和 上式即是代数式 3 动量守恒定律的不同表达形式及含义 1 p p 系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p 2 p 0 系统总动量的增量等于零 3 p1 p2 两个物体组成的系统中 各自动量增量大小相等 方向相反 其中 1 的形式最常用 具体到实际应用时又有以下常见的三种形式 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在一起或具有共同速度的情况 人船模型 问题 3 解决这种问题的前提条件是要两物体的初动量为零 画出两物体的运动示意图有利于发现各物理量之间的关系 还要注意各物体的位移是相对于地面的位移 相对运动问题 规律 必须要理解的是 当物体b被扔出时 a的速度已经发生了变化 因此b的相对速度u的参考系是扔出物体b后的a 此时a的速度为v 则速度u是相对v的速度 而不是相对v0的速度 以物体a的速度v的方向为正方向 则物体b被扔出时相对地的速度为 v v u 该式为代数式 如果u的方向是相对a向后的 则u的值应为负 这样根据动量守恒 有 ma mb v0 mav mb v u 动态过程分析 验证动量守恒定律 1 用天平测两球的质量m1 m2 2 用游标卡尺测两球的直径 3 将斜槽固定在桌边 调整斜槽底座 使斜槽末端的切线水平 4 将被碰球放在斜槽前边的小支柱上 调节小支柱高度 使两球碰撞时一样高 且碰撞后的速度方向都在同一直线上 5 在地上铺一张白纸 白纸上铺放复写纸 6 用重锤线确定斜槽末端在白纸上的垂直投影 7 不放被碰球 让入射球从斜槽上某一高度滚下 重复10次 找出落地点的平均位置p 8 把被碰小球支在小柱上 让入射小球从同一高度滚下 使它们发生正碰 重复实验10次 找出入射小球与被碰球落地点的平均位置m n 9 测量入射小球碰撞前后的水平距离op om 被碰小球的水平距离o n 10 比较m1op与m1om m2o n是否相等 如果在误差允许的范围内相等 就验证了动量守恒定律 5 实验过程中 实验桌 斜槽 记录白纸的位置要始终保持不变 6 小球落地的地面应平坦 坚硬 使着地点清晰 7 落点位置确定 围绕10次落点画一个最小的圆把有效落点围在里面 圆心即所求 动量守恒条件的应用 命题规律根据动量守恒的条件 判断系统动量是否守恒 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组成的系统动量也守恒b 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组成的系统动量也不守恒c 若a b和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 但a b c组成的系统动量守恒d 以上说法均不对 解析 当a b两物体组成一个系统时 弹簧弹力为内力 而a b和c之间的摩擦力是外力 当a b与c之间的摩擦力等大反向时 a b所组成的系统所受合外力为零 动量守恒 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 而对于a b c组成的系统 由于弹簧的弹力 a和b与c之间的摩擦力均是内力 不管a b与c之间的摩擦力大小是否相等 a b c组成的系统所受合外力均为零 动量守恒 所以a c选项正确 b d选项错误 答案 ac 总结评述 1 动量守恒的条件是系统不受外力或所受合外力为零 因此在判断系统动量是否守恒时一定要分清内力和外力 2 在同一物理过程中 系统的动量是否守恒 与系统的选取密切相关 因此 在运用动量守恒定律解题时 一定要明确在哪一过程中哪些物体组成的系统动量是守恒的 a 男孩和木箱组成的系统动量守恒b 小车与木箱组成的系统动量守恒c 男孩 小车与木箱三者组成的系统动量守恒d 木箱的动量增量与男孩 小车的总动量增量相同 答案 c 解析 动量守恒的条件是系统不受外力 或所受外力的合力为零 命题规律根据动量守恒 能量守恒观点判断碰撞物体间的质量比 速率大小等 碰撞 解析 设乙船上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 据动量守恒定律得12mv0 11mv1 mvmin 10m 2v0 mvmin 11mv2 为避免两船相撞应满足v1 v2 联立 式得vmin 4v0 答案 4v0 2011 德州模拟 如图所示 质量为m的盒子放在光滑的水平面上 盒子内表面不光滑 盒内放有一块质量为m的物体 某时刻给物体一个水平向右的初速度v0 那么在物体与盒子前后壁多次往复碰撞后 a 两者的速度均为零b 两者的速度总不会相等c 盒子的最终速度为mv0 m 方向水平向右d 盒子的最终速度为mv0 m m 方向水平向右 答案 d 命题规律根据动量守恒 能量守恒定律 动能定理 求解位移 功 热 速度等物理量 动量 能量综合问题的求解 解析 设a碰b后整体速度为v1 由动量守恒 得 mv0 3mv1 细线断开后 设a b速度为v2 由动量守恒 得 3mv1 mv0 2mv2 设弹簧弹性势能为ep 从细线断开到c与a b分离 a b c与弹簧所组成系统机械能守恒 则有 a 还是滑到c点停住b 滑到bc间某处停住c 会冲出c点落到车外d 上述三种情况都有可能 答案 a 解析 小车固定时恰能滑到c点 机械能会全部转化为内能 当小车不固定时 由动量守恒知 小车与物体的最终速度都为零 故机械能全部转化为内能 因此两次滑过的路程相等 所以a对 b c d项错误 命题规律主要考查实验原理和数据处理问题 验证动量守恒实验 1 下面是实验的主要步骤 安装好气垫导轨 调节气垫导轨的调节旋钮 使导轨水平 向气垫导轨通入压缩空气 把打点计时器固定在紧靠气垫导轨左端弹射架的外侧 将纸带穿过打点计时器和弹射架并固定在滑块1的左端 调节打点计时器的高度 直至滑块拖着纸带移动时 纸带始终在水平方向 使滑块1挤压导轨左端弹射架上的橡皮绳 把滑块2放在气垫导轨的中间 先 然后 让滑块带动纸带一起运动 取下纸带 重复步骤 选出理想的纸带如图b所示 测得滑块1的质量为310g 滑块2 包括橡皮泥 的质量为205g 完善实验步骤 的内容 2 已知打点计时器每隔0 02s打一个点 计算可知两滑块相互作用以前系统的总动量为 kg m s 两滑块相互作用以后系统的总动量为 kg m s 保留三位有效数字 3 试说明 2 中两结果不完全相等的主要原因是 3 存在误差的主要原因是纸带与打点计时器限位孔有摩擦 某同学用图甲所示的装置通过半径相同的a b两球的碰撞来验证动量守恒定律 图中pq是斜槽 qr为水平槽 实验时先使a球从斜槽上某一固定位置g由静止开始滚下落到位于水平地面的记录纸上 留下痕迹 重复上述操作10次 得到10个落点痕迹 再把b球放在水平槽上靠近槽末端的地方 让a球仍从位置g由静止开始滚下 和b球碰撞 a b球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹 重复这种操作10次 图甲中o点是水平槽末端r在记录纸上的垂直投影点 b球落点痕迹如图乙所示 其中米尺水平放置 且平行于g r o所在的平面 米尺的零点与o点对齐 1 碰撞后b球的水平射程应取为 cm 2 在以下选项中 哪些是本次实验必须进行测量的 答 填选项号 a 水平槽上未放b球时 测量a球落点位置到o点的距离b a球与b球碰撞后 测量a球落点位置到o点的距离c 测量a球或b球的直径d 测量a球和b球的质量 或两球质量之比 e 测量g点相对于水平槽面的高度 答案 1 65 0 2 abd 解析 1 a球 b球碰撞