高考物理总复习 第6章 第1课时 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 导学目标 1 掌握动量的概念 会计算动量的变化量 2 理解动量守恒定律 掌握动量守恒的条件 并能运用动量守恒定律解决有关问题 一 动量 基础导引 1 质量为2kg的物体 速度由3m s增大为6m s 它的动量和动能各增大为原来的几倍 答案 2倍4倍 2 质量为2kg的物体 速度由向东的3m s变为向西的3m s 它的动量和动能是否变化了 如果变化了 变化量各是多少 答案 见解析 解析 动量变化了 动能没有变化 取向东为正方向 则物体的末速度为v 3m s 动量变化量为 p mv mv 2 3 2 3 kg m s 12kg m s负号表示动量改变量的方向与正方向相反 即向西 3 a物体质量是2kg 速度是3m s 方向向东 b物体质量是3kg 速度是4m s 方向向西 它们的动量的矢量和是多少 它们的动能之和是多少 答案 见解析 解析 取向东为正方向 则b物体的速度为vb 4m s 两物体动量之和为p mava mbvb 2 3 3 4 kg m s 6kg m s 知识梳理 1 动量 1 定义 运动物体的 叫作动量 p 动量的单位 2 物理意义 物体的动量表征物体的运动状态 其中的速度为 3 矢量性 动量是 量 其方向与 的方向相同 两个物体的动量相同必须是大小相等 方向相同 质量与它的速度的乘积 mv 千克米 秒 瞬时速度 矢 速度 2 动量的变化量 1 p p2 p1 2 动量的变化量是 量 其方向与速度变化的方向相同 与合外力冲量的方向相同 3 求动量变化量的方法 p p2 p1 mv2 mv1 p f t mv mv 矢 二 动量守恒定律 基础导引 1 在列车编组站里 一辆m1 1 8 104kg的货车在平直轨道上以v1 2m s的速度运动 碰上一辆m2 2 2 104kg的静止的货车 它们碰撞后连在一起继续运动 求货车碰撞后运动的速度 答案 1 0 9m s 2 一枚在空中飞行的火箭 质量为m 在某点的速度为v 方向水平 燃料即将耗尽 火箭在该点突然炸裂成两块 图1 其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去 速度为v1 求炸裂后另一块的速度v2 图1 知识梳理 1 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 不受外力 所受到的合外力的矢量和为零 2 表达式 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 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 p1 p2 相互作用的两个物体动量的增量等大反向 p 0 系统总动量的增量为零 m1v1 m2v2 2 动量守恒定律的适用条件 1 不受外力或所受外力的合力为 不是系统内每个物体所受的合外力都为零 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 零 答案 动量守恒定律的条件是系统不受外力或所受合外力为0 而机械能守恒的条件是除重力和系统内弹力以外的力做功为0 不需要合外力为0 考点解读 考点一动量 动能 动量的变化量的比较 典例剖析 例1一个质量是0 1kg的钢球 以6m s的速度水平向右运动 碰到坚硬的墙壁后弹回 沿着同一直线以6m s的速度水平向左运动 图2 碰撞前后钢球的动量变化了多少 动能变化了多少 图2 解析取水平向右的方向为正方向 则碰撞前钢球的速度v 6m s 碰撞前钢球的动量为p mv 0 1 6kg m s 0 6kg m s碰撞后钢球的速度v 6m s 碰撞后钢球的动量为p mv 0 1 6kg m s 0 6kg m s碰撞前后钢球动量的变化量为 p p p 0 6kg m s 0 6kg m s 1 2kg m s 答案 1 2kg m s0 跟踪训练1下列说法正确的是 a 物体速度大小不变 动能一定不变化b 物体动量变化 动能可以不变c 物体动能变化 动量可以不变d 物体速度大小不变 动量一定不变化 答案 ab 考点解读 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 考点二动量守恒定律的 五性 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 图3 方法提炼应用动量守恒定律的解题步骤1 明确研究对象 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 或某一方向上动量是否守恒 3 规定正方向 确定初末状态动量 4 由动量守恒定律列式求解 5 必要时进行讨论 跟踪训练2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 答案 d 解析 内力 外力取决于系统的划分 e以枪和弹组成系统 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 e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 e枪 弹 车组成的系统所受合外力为零 系统的动量守恒 故d正确 典例剖析 例3如图4所示 在光滑水平地面上 有两个光滑的直角三角形木块a和b 底边长分别为a b 质量分别为m m 若m 4m 且不计任何摩擦力 当b滑到底部时 求a向后移动的距离 图4 思路点拨选定木块a和b整体作为研究对象 在b沿斜面下滑的过程中 该系统在水平方向上所受的合外力为零 所以 在水平方向上动量守恒 跟踪训练3质量为m的气球下系一质量可忽略的足够长的绳子 绳子上距地面高h处有一质量为m的猴子 开始时气球和猴子均静止在空中 猴子从某时刻开始沿绳子缓慢下滑 要它恰能滑到地面 开始下滑时 它下面的绳子至少应为多长 思路点拨选定气球和猴子为一个系统 在猴子沿绳子下滑着地前的整个过程中 系统在竖直方向上所受合外力为零 因此 在竖直方向上每时每刻动量都守恒 考点解读 动量守恒定律与机械能守恒定律的比较1 守恒条件不同动量守恒定律的守恒条件是系统不受力或所受外力的合力为零 机械能守恒定律的守恒条件是系统仅有重力做功或 弹簧 弹力做功 可见前者指力 后者指功 两者根本不同 考点四动量守恒定律与机械能守恒定律的综合应用 2 对内力的要求不同动量守恒定律中 对内力无要求 就算内力是摩擦力 也不影响其动量守恒 机械能守恒定律中 内力不能是滑动摩擦力 滑动摩擦力做功时 会使机械能转化为内能 造成机械能损失 因此谈不上机械能守恒 3 动量守恒侧重于系统内两个或两个以上的物体之间动量转移时 系统总动量不变 而机械能守恒侧重于一个物体的动能与重力势能 弹性势能 两种形式的能的总量不变 当然也包含物体间相互作用时机械能总量不变的情况 典例剖析 例4如图5所示 位于光滑水平桌面上的小滑块p和q都可视为质点 质量相等 都为m q与轻质弹簧相连 设q静止 p以初速度v0向q运动并与弹簧发生碰撞 1 在整个碰撞过程中 弹簧具有的最大弹性势能是多少 2 弹簧再次恢复原长时 p的动能是多少 图5 跟踪训练4一颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块a并留在其中 a b用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起 如图6所示 则在子弹打击木块a及弹簧被压缩的过程中 对子弹 两木块和弹簧组成的系统 a 动量守恒 机械能守恒b 动量不守恒 机械能守恒c 动量守恒 机械能不守恒d 无法判定动量 机械能是否守恒 答案 c 图6 解析 动量守恒的条件是系统不受外力或所受外力之和为零 本题中子弹 木块 弹簧组成的系统 水平方向上不受外力 竖直方向上受合外力之和为零 所以动量守恒 机械能守恒的条件是系统除重力 弹力做功外 其他力对系统不做功 本题中子弹穿入木块瞬间有部分机械能转化为内能 发热 所以系统的机械不守恒 故c选项正确 a b d错误 18 动量守恒中的临界问题 解析设箱子被推出时的速度为v 取甲运动方向为正方向 则对甲和箱子在推出过程运用动量守恒定律 m m v0 mv甲 mv 箱子推出后 被乙抓住 对乙和箱子运用动量守恒定律得 mv mv0 m m v乙 要使甲 乙不相撞 并使推出箱子的速度最小的临界条件为 v甲 v乙 解以上三式得 v 5 2m s 答案5 2m s 方