高考物理总复习 第六章 碰撞与动量守恒 基础课2 动量守恒定律及其应用课件.ppt

基础课2动量守恒定律及其应用 动量守恒定律 1 内容如果一个系统 或者所受外力的为零 这个系统的总动量保持不变 2 表达式 1 p 系统相互作用前总动量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 知识排查 不受外力 矢量和 p m1v1 m2v2 p2 3 动量守恒的条件 1 理想守恒 系统不受外力或所受外力的矢量和为零 则系统动量守恒 2 近似守恒 系统受到的外力矢量和不为零 但当内力远大于外力时 系统的动量可近似看成守恒 3 某一方向上守恒 系统在某个方向上所受外力矢量和为零时 系统在该方向上动量守恒 弹性碰撞和非弹性碰撞 1 碰撞物体间的相互作用持续时间 而物体间相互作用力的现象 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守恒 很短 很大 远大于 3 分类 守恒 最多 1 系统动量不变是指系统的动量大小和方向都不变 2 系统的动量守恒时 机械能也一定守恒 3 只要系统内存在摩擦力 系统的动量就不可能守恒 答案 1 2 3 小题速练 1 思考判断 2 人教版选修3 5 p16 t5改编 某机车以0 8m s的速度驶向停在铁轨上的15节车厢 跟它们对接 机车跟第1节车厢相碰后 它们连在一起具有一个共同的速度 紧接着又跟第2节车厢相碰 就这样 直至碰上最后一节车厢 设机车和车厢的质量都相等 则跟最后一节车厢相碰后车厢的速度为 铁轨的摩擦忽略不计 a 0 053m sb 0 05m sc 0 057m sd 0 06m s 答案b 3 人教版选修3 5 p17 t6改编 如图1所示 在光滑水平面的左侧固定一竖直挡板 a球在水平面上静止放置 b球向左运动与a球发生正碰 b球碰撞前 后的速率之比为3 1 a球垂直撞向挡板 碰后原速率返回 两球刚好不发生第二次碰撞 则a b两球的质量比为 a 1 2b 2 1c 1 4d 4 1 图1 答案d 动量守恒定律的应用 动量守恒定律的 六种 性质 1 2017 北京东城区模拟 多选 两物体组成的系统总动量守恒 这个系统中 a 一个物体增加的速度等于另一个物体减少的速度b 一物体受合力的冲量与另一物体所受合力的冲量相同c 两个物体的动量变化总是大小相等 方向相反d 系统总动量的变化为零 解析两个物体组成的系统总动量守恒 即p1 p2 p1 p2 等式变形后得p1 p1 p2 p2 即 p1 p2 m1 v1 m2 v2 所以每个物体的动量变化大小相等 方向相反 但是只有在两物体质量相等的情况下才有一个物体增加的速度等于另一个物体减少的速度 故选项a错误 c正确 根据动量定理得i1 p1 i2 p2 每个物体的动量变化大小相等 方向相反 所以每个物体受到的冲量大小相等 方向相反 故选项b错误 两物体组成的系统总动量守恒 即系统总动量的变化为零 选项d正确 答案cd 2 2017 全国卷 14 将质量为1 00kg的模型火箭点火升空 50g燃烧的燃气以大小为600m s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出 在燃气喷出后的瞬间 火箭的动量大小为 喷出过程中重力和空气阻力可忽略 a 30kg m sb 5 7 102kg m sc 6 0 102kg m sd 6 3 102kg m s解析设火箭的质量为m1 燃气的质量为m2 由题意可知 燃气的动量p2 m2v2 50 10 3 600kg m s 30kg m s 根据动量守恒定律可得0 m1v1 m2v2 则火箭的动量大小为p1 m1v1 m2v2 30kg m s 所以选项a正确 b c d错误 答案a 3 人教版选修3 5 p17 t7改编 悬绳下吊着一个质量为m 9 99kg的沙袋 构成一个单摆 摆长l 1m 一颗质量m 10g的子弹以v0 500m s的水平速度射入沙袋 瞬间与沙袋达到共同速度 不计悬绳质量 g取10m s2 则此时悬绳的拉力为 a 35nb 100nc 102 5nd 350n 答案c 4 2018 东营模拟 如图2所示 甲 乙两名宇航员正在离空间站一定距离的地方执行太空维修任务 某时刻甲 乙都以大小为v0 2m s的速度相向运动 甲 乙和空间站在同一直线上且可视为质点 甲和他的装备总质量为m1 90kg 乙和他的装备总质量为m2 135kg 为了避免直接相撞 乙从自己的装备中取出一质量为m 45kg的物体a推向甲 甲迅速接住a后即不再松开 此后甲 乙两宇航员在空间站外做相对距离不变的同向运动 且安全 飘 向空间站 设甲 乙距离空间站足够远 本题中的速度均指相对空间站的速度 图2 1 乙要以多大的速度v 相对于空间站 将物体a推出 2 设甲与物体a作用时间为t 0 5s 求甲与a的相互作用力f的大小 解析 1 以甲 乙 a三者组成的系统为研究对象 系统动量守恒 以乙运动的方向为正方向 则有m2v0 m1v0 m1 m2 v1以乙和a组成的系统为研究对象 由动量守恒得m2v0 m2 m v1 mv代入数据联立解得v1 0 4m s v 5 2m s 2 以甲为研究对象 由动量定理得ft m1v1 m1v0 代入数据解得f 432n 答案 1 5 2m s 2 432n 应用动量守恒定律解题时应该首先判断动量是否守恒 这就需要理解好动量守恒的条件 基本思路如下 碰撞模型的规律及应用 1 碰撞现象满足的规律 1 动量守恒定律 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 碰后原来在前面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 碰后两物体的运动方向不可能都不改变 2 弹性碰撞的结论 典例 如图3所示 在光滑水平面上a b两小球沿同一方向运动 a球的动量pa 4kg m s b球的质量mb 1kg 速度vb 6m s 已知两球相碰后 a球的动量减为原来的一半 方向与原方向一致 求 1 碰撞后b球的速度 2 a球的质量范围 图3 解析 1 由题意知pa 2kg m s 根据动量守恒定律有pa mbvb pa mbvb 解得vb 8m s 1 如图4所示 在光滑的水平面上有三个完全相同的小球 它们排成一条直线 小球2 3静止 并靠在一起 球1以速度v0射向它们 设碰撞中不损失机械能 则碰后三个小球的速度值是 图4 答案d 2 2018 安徽江南十校联考 如图5所示 一个质量为m的物块a与另一个质量为2m的物块b发生正碰 碰后b物块刚好能落入正前方的沙坑中 假如碰撞过程中无机械能损失 已知物块b与地面间的动摩擦因数为0 1 与沙坑的距离为0 5m g取10m s2 物块可视为质点 则a碰撞前瞬间的速度为 a 0 5m sb 1 0m sc 1 5m sd 2 0m s 图5 答案c 3 a b两物体在水平面上相向运动 其中物体a的质量为ma 4kg 两球发生相互作用前后的运动情况如图6所示 则 1 由图可知a b两物体在什么时刻发生碰撞 b物体的质量mb为多少 2 碰撞过程中 系统的机械能损失多少 图6 解析 1 由图象知 在t 2s时刻a b相撞 碰撞前 后 a b的速度分别为 由动量守恒定律有mava mbvb ma mb vab 解得mb 6kg 2 碰撞过程损失的机械能 答案 1 2s6kg 2 30j 人船模型 问题 模型建构能力的培养 1 人船模型 问题两个原来静止的物体发生相互作用时 若所受外力的矢量和为零 则动量守恒 在相互作用的过程中 任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比 这样的问题归为 人船模型 问题 2 人船模型 的特点 例 如图7所示 长为l 质量为m的小船停在静水中 质量为m的人从静止开始从船头走到船尾 不计水的阻力 求船和人相对地面的位移各为多少 图7 解析设任一时刻人与船的速度大小分别为v1 v2 作用前都静止 因整个过程中动量守恒 所以有mv1 mv2 针对训练1 如图8所示小船静止于水面上 站在船尾上的渔夫不断将鱼抛向船头的船舱内 将一定质量的鱼抛完后 关于小船的速度和位移 下列说法正确的是 a 向左运动 船向左移一些b 小船静止 船向左移一些c 小船静止 船向右移一些d 小船静止 船不移动 图8 解析人 船 鱼构成的系统水平方向动量守恒 据 人船模型 鱼动船动 鱼停船静止 鱼对地发生向左的位移 则人船的位移向右 故选项c正确 答案c 针对训练2 如图9所示 气球下面有一根长绳 一个质量为m1 50kg的人抓在气球下方 气球和长绳的总质量为m2 20kg 长绳的下端刚好和水平面接触 当静止时人离地面的高度为h 5m 如果这个人开始沿绳向下滑 当他