高考物理大一轮复习 6.1动量和动量守恒定律课件.ppt

第1课时动量和动量守恒定律 知识梳理 知识点一 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 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 大小与参考系的选择有关 通常情况是指相对的动量 质量 速度 mv 速度 时刻 地面 4 动量 动能 动量的变化量的比较 知识点二 动量守恒定律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 系统相互作用前的总动量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 3 p1 相互作用的两个物体动量的增量等大反向 4 p 系统总动量的增量为零 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 不受外力 和为0 所受外力的矢量 p m1v1 m2v2 p2 0 思维深化判断正误 正确的画 错误的画 1 两物体动能相等 动量也一定相等 2 质量和速率都相同的物体的动量一定相同 3 一个物体的速度改变 它的动量也一定改变 4 做曲线运动的物体 它的动量一定改变 5 系统的动量守恒时 机械能也一定守恒 6 动量守恒定律表达式m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 是矢量式 应用时一定要规定正方向 且其中的速度必须相对同一个参考系 答案 1 2 3 4 5 6 题组自测 题组一对动量概念及动量变化的理解1 下列关于动量的说法中正确的是 a 质量大的物体动量一定大b 质量和速率都相同的物体的动量一定相同c 一个物体的速率改变 它的动量不一定改变d 一个物体的运动状态变化 它的动量也一定改变 解析根据动量的定义p mv 它由速度和质量共同决定 故a错 又因动量是矢量 它的方向与速度方向相同 而质量和速率都相同的物体 其动量大小一定相同 方向不一定相同 故b错 一个物体速率改变则它的动量大小一定改变 故c错 物体的运动状态变化指速度发生变化 它的动量也就发生了变化 故d对 答案d 2 如图1所示 一个质量为0 18kg的垒球 以25m s的水平速度向左飞向球棒 被球棒打击后反向水平飞回 速度大小变为45m s 则这一过程中动量的变化量为 a 大小为3 6kg m s 方向向左b 大小为3 6kg m s 方向向右c 大小为12 6kg m s 方向向左d 大小为12 6kg m s 方向向右 图1 解析选向左为正方向 则动量的变化量为 p mv1 mv0 0 18 45 kg m s 0 18 25kg m s 12 6kg m s 大小为12 6kg m s 负号表示其方向向右 故d正确 答案d 题组二动量守恒的条件及判断3 双选 下列相互作用的过程中 可以认为系统动量守恒的是 解析动量守恒的条件是相互作用的物体系统不受外力或所受外力的合力为零 而相互作用过程中内力远大于外力时也可认为动量守恒 图a中 滑轮男孩推滑轮女孩的过程中 内力远大于外力 因此系统的动量可认为守恒 图b和图d中 在两物体相互作用的过程中 没有满足内力远大于外力的条件 系统的动量不守恒 图c中 太空中无空气阻力作用 太空人和子弹在相互作用过程中动量守恒 答案ac 4 如图2所示 小车与木箱紧挨着静止放在光滑的水平冰面上 现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱 关于上述过程 下列说法中正确的是 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 图2 解析如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零 那么这个系统的总动量保持不变 选项a中 男孩和木箱组成的系统受到小车对系统的摩擦力的作用 选项b中 小车与木箱组成的系统受到人对系统的摩擦力的作用 动量 动量的改变量均为矢量 选项d中 木箱的动量增量与男孩 小车的总动量增量大小相同 方向相反 故本题正确选项为c 答案c 题组三动量守恒定律的应用5 双选 如图3所示 在军事训练中 一战士从岸上以2m s的速度跳到一条向他缓缓漂来 速度是0 5m s的小船上 然后去执行任务 已知战士质量为60kg 小船的质量是140kg 该战士上船后又跑了几步 最终停在船上 不计水的阻力 则 图3 a 战士跳上小船到最终停在船上的过程 战士和小船的总动量守恒b 战士跳上小船到最终停在船上的过程 战士和小船的总机械能守恒c 战士最终停在船上后速度为零d 战士跳上小船到最终停在船上的过程动量变化量大小为105kg m s 解析战士跳上小船到最终停在船上的过程中 战士和小船的总动量守恒 总机械能有损失 选项a正确 b错误 以战士初速度方向为正方向 对战士跳上小船到最终停在小船上的过程 设战士最终停在小船上的速度为v 由动量守恒定律有 m人v m船v船 m人 m船 v 得 v 0 25m s 选项c错误 战士的动量变化量 p m人 v v 60 0 25 2 kg m s 105kg m s 动量变化量大小为105kg m s 选项d正确 答案ad 6 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 考点一动量守恒定律的理解及应用1 动量守恒定律的适用条件 1 前提条件 存在相互作用的物体系 2 理想条件 系统不受外力 3 实际条件 系统所受合外力为0 4 近似条件 系统内各物体间相互作用的内力远大于系统所受的外力 5 方向条件 系统在某一方向上满足上面的条件 则此方向上动量守恒 2 动量守恒定律的性质 1 矢量性 速度 动量均是矢量 因此列式时 要规定正方向 2 相对性 动量守恒定律方程中的动量必须是相对于同一惯性参考系 3 系统性 动量守恒是针对满足守恒条件的系统而言的 系统若改变 动量就不一定守恒了 4 同时性 动量守恒定律方程等号左侧表示的是作用前同一时刻的总动量 右侧则表示的是作用后同一时刻的总动量 5 普适性 动量守恒定律不仅适用于低速宏观物体组成的系统 而且适用于高速运动的微观粒子组成的系统 3 动量守恒定律的表达式 1 m1v1 m2v2 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 2 p1 p2 相互作用的两个物体动量的增量等大反向 3 p 0 系统总动量的增量为零 例1 如图4所示 两块厚度相同的木块a b 紧靠着放在光滑的桌面上 其质量分别为2 0kg 0 9kg 它们的下表面光滑 上表面粗糙 另有质量为0 10kg的铅块c 大小可以忽略 以10m s的速度恰好水平地滑到a的上表面 由于摩擦 铅块c最后停在木块b上 此时b c的共同速度v 0 5m s 求木块a的最终速度和铅块c刚滑到b上时的速度 图4 解析铅块c在a上滑行时 两木块一起向右运动 铅块c刚离开a时的速度设为vc a和b的共同速度为va 在铅块c滑过a的过程中 a b c所组成的系统动量守恒 有mcv0 ma mb va mcvc 在铅块c滑上b后 由于b继续加速 所以a b分离 a以va匀速运动 在铅块c在b上滑行的过程中 b c组成的系统动量守恒 有mbva mcvc mb mc v代入数据解得va 0 25m s vc 2 75m s 答案0 25m s2 75m s 1 动量守恒定律的解题步骤 2 注意事项 1 动量守恒定律的研究对象都是相互作用的物体组成的系统 系统的动量是否守恒 与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系 2 分析系统内物体受力时 要弄清哪些力是系统的内力 哪些力是系统外的物体对系统的作用力 变式训练 1 如图5所示 木块a的质量ma 1kg 足够长的木板b的质量mb 4kg 质量为mc 2kg的木块c置于木板b上 水平面光滑 b c之间有摩擦 现使a以v0 10m s的初速度向右匀速运动 与b碰撞后将以va 4m s的速率弹回 求 1 b运动过程中的最大速度 2 c运动过程中的最大速度 图5 考点二动量守恒中的临界问题1 临界特点在动量守恒定律的应用中 常常会遇到相互作用的两物体恰好分离 恰好不相碰 两物体相距最近 某物体恰好开始反向 弹簧压缩最短等临界问题 2 解决方案 1 分析物体的受力情况 运动性质 判断系统是否满足动量守恒的条件 正确应用动量守恒定律 2 分析临界状态出现所需的条件 即临界条件 临界条件往往表现为某个 或某些 物理量的特定取值 或特定关系 通常表现为两物体的相对速度关系或相对位移关系 这些特定关系是求解这类问题的关键 例2 2014 汕头市高三期末统一检测 如图6所示 光滑的水平面上停着一个木球和载人小车 木球质量为m 人和车的总质量为m m m 16 1 人以速度v将木球推向正前方的固定挡板 木球被挡板按原速率弹回 若人接住球后再以原速率v将球推向挡板 问人推球多少次后才能不再接到球 图6 答案9次 变式训练 2 如图7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7 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 考点三动量守恒定律和能量守恒定律的综合应用动量守恒定律与机械能守恒定律的比较 例3 2013 广东卷 如图8 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8 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 变式训练 3 2014 惠州市高三第三次调研考试 如图9所示的轨道由半径为r的光滑圆弧轨道ab 竖直台阶bc 足够长的光滑水平直轨道cd组成