高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 1.4 习题课 动量守恒定律的应用课件 教科版选修35.ppt

4习题课动量守恒定律的应用 目标定位 1 进一步理解动量守恒定律的含义 理解动量守恒定律的系统性 相对性 矢量性和独立性 2 进一步熟练掌握应用动量守恒定律解决问题的方法和步骤 1 动量守恒定律成立的条件动量守恒定律的研究对象是的物体系统 其成立的条件可理解为 1 理想条件 2 实际条件 3 近似条件 系统所受比相互作用的小得多 外力的作用可以被忽略 4 推广条件 系统所受外力之和虽不为零 但在 系统不受外力或所受的外力之和为零 则系统在上动量守恒 相互作用 系统不受外力 系统所受外力为零 外力 内力 某一方向 这一方向 2 动量守恒定律的五性动量守恒定律是自然界最重要 最普遍的规律之一 它是一个实验定律 应用时应注意其 性 性 性 性 性 系统 矢量 相对 同时 普适 预习完成后 请把你疑惑的问题记录在下面的表格中 一 动量守恒条件及守恒对象的选取1 动量守恒定律成立的条件 1 系统不受外力或所受外力的合力为零 2 系统在某一方向上不受外力或所受外力的合力为0 3 系统的内力远大于外力 2 动量守恒定律的研究对象是系统 选择多个物体组成的系统时 必须合理选择系统 再对系统进行受力分析 分清内力与外力 然后判断所选系统是否符合动量守恒的条件 例1 多选 质量为m和m0的滑块用轻弹簧连接 以恒定速度v沿光滑水平面运动 与位于正对面的质量为m的静止滑块发生碰撞 如图1所示 碰撞时间极短 在此过程中 下列情况可能发生的是 图1 a m m0 m速度均发生变化 碰后分别为v1 v2 v3 且满足 m m0 v mv1 mv2 m0v3b m0的速度不变 m和m的速度变为v1和v2 且满足mv mv1 mv2c m0的速度不变 m和m的速度都变为v 且满足mv m m v d m m0 m速度均发生变化 m和m0的速度都变为v1 m的速度变为v2 且满足 m m0 v m m0 v1 mv2 答案bc 解析m和m碰撞时间极短 在极短的时间内弹簧形变极小 可忽略不计 因而m0在水平方向上没有受到外力作用 动量不变 速度不变 可以认为碰撞过程中m0没有参与 只涉及m和m 由于水平面光滑 弹簧形变极小 所以m和m组成的系统水平方向动量守恒 两者碰撞后可能具有共同速度 也可能分开 所以只有b c正确 二 单一方向动量守恒问题1 动量守恒定律的适用条件是普遍的 当系统所受的合外力不为零时 系统的总动量不守恒 但是不少情况下 合外力在某个方向上的分量却为零 那么在该方向上系统的动量分量就是守恒的 2 分析该方向上对应过程的初 末状态 确定初 末状态的动量 3 选取恰当的动量守恒的表达式列方程 三 多物体 多过程动量守恒定律的应用对于由多个物体组成的系统 由于物体较多 作用过程较为复杂 这时往往要根据作用过程中的不同阶段 将系统内的物体按作用的关系分成几个小系统 对不同阶段 不同的小系统准确选取初 末状态 分别列动量守恒定律方程求解 例2 如图2所示 a b两个木块质量分别为2kg与0 9kg a b与水平地面间接触面光滑 上表面粗糙 质量为0 1kg的铁块以10m s的速度从a的左端向右滑动 最后铁块与b的共同速度大小为0 5m s 求 图2 1 a的最终速度 2 铁块刚滑上b时的速度 答案 1 0 25m s 2 2 75m s解析 1 选铁块和木块a b为一系统 由系统总动量守恒得 mv mb m vb mava可求得 va 0 25m s 2 设铁块刚滑上b时的速度为u 此时a b的速度均为va 0 25m s 由系统动量守恒得 mv mu ma mb va可求得 u 2 75m s 借题发挥处理多物体 多过程动量守恒应注意的问题1 注意正方向的选取 2 研究对象的选取 是取哪几个物体为系统 3 研究过程的选取 应明确哪个过程中动量守恒 针对训练两辆质量相同的小车 置于光滑的水平面上 有一人静止站在a车上 两车静止 如图3所示 当这个人从a车跳到b车上 接着又从b车跳回a车并与a车保持相对静止 则a车的速率 图3a 等于零b 小于b车的速率c 大于b车的速率d 等于b车的速率 四 动量守恒定律应用中的临界问题分析在动量守恒定律的应用中 常常会遇到相互作用的两物体相距最近 避免相碰和物体开始反向运动等临界问题 分析临界问题的关键是寻找临界状态 临界状态的出现是有条件的 这个条件就是临界条件 临界条件往往表现为某个 或某些 物理量的特定取值 在与动量相关的临界问题中 临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系 这些特定关系的判断是求解这类问题的关键 例3 如图4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 图4 1 若甲将箱子以速度v推出 甲的速度变为多少 用字母表示 2 设乙抓住迎面滑来的速度为v的箱子后反向运动 乙抓住箱子后