高考物理一轮复习 第十四章 碰撞与动量守恒定律 近代物理初步（第1课时）动量守恒定律及其应用课件.pptVIP

第1课时动量守恒定律及其应用 考点一动量定理的理解和应用 1 方程左边是物体受到所有力的总冲量 而不是某一个力的冲量 其中的f可以是恒力 也可以是变力 如果合外力是变力 则f是合外力在t时间内的平均值 2 动量定理说明的是合外力的冲量i合与动量的变化量 p的关系 不仅i合与 p大小相等 而且 p的方向与i合方向也相同 3 动量定理的研究对象是单个物体或物体系统 系统的动量变化等于在作用过程中组成系统的各个物体所受外力冲量的矢量和 而物体之间的作用力不会改变系统的总动量 4 动力学问题中的应用 在不涉及加速度和位移的情况下 研究运动和力的关系时 用动量定理求解一般较为方便 因为动量定理不仅适用于恒力作用 也适用于变力作用 而且也不需要考虑运动过程的细节 例1 2015 重庆卷 高空作业须系安全带 如果质量为m的高空作业人员不慎跌落 从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h 可视为自由落体运动 此后经历时间t安全带达到最大伸长 若在此过程中该作用力始终竖直向上 则该段时间安全带对人的平均作用力大小为 规律总结 1 用动量定理解题的基本思路 2 对过程较复杂的运动 可分段用动量定理 也可整个过程用动量定理 1 2016 黄冈模拟 在水平力f 30n的作用下 质量m 5kg的物体由静止开始沿水平面运动 已知物体与水平面间的动摩擦因数 0 2 若f作用6s后撤去 撤去f后物体还能向前运动多长时间才停止 g取10m s2 解析 解法一用动量定理解 分段处理选物体为研究对象 对于撤去f前物体做匀加速运动的过程 受力情况如图甲所示 始态速度为零 终态速度为v 取水平力f的方向为正方向 根据动量定理有 f mg t1 mv 0 考点二动量守恒定律的理解与应用 1 动量守恒定律的 五性 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 系统改变 动量不一定满足守恒 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 而且适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统 2 动量守恒定律的不同表达形式 1 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 2 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 3 p1 p2 相互作用的两个物体动量的增量等大反向 4 p 0 系统总动量的增量为零 例2 2015 豫北六校联考 如图所示 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 解析 铅块c在a上滑行时 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 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 规律总结 动量守恒定律的解题步骤 2 2016 济南模拟 如图所示 质量均为m的小车与木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上 质量为2m的小明站在小车上用力向右迅速推出木箱 木箱相对于冰面的速度为v 接着木箱与右侧竖直墙壁发生弹性碰撞 反弹后被小明接住 求小明接住木箱后三者共同速度的大小 考点三动量守恒定律与能量的综合问题 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 3 因为动量守恒定律 能量守恒定律 机械能守恒定律 动能定理都只考查一个物理过程的始末两个状态有关物理量间的关系 对过程的细节不予细究 这正是它们的方便之处 特别对于变力做功问题 就更显示出它们的优越性 例3 2015 课标全国ii卷 滑块a b沿水平面上同一条直线发生碰撞 碰撞后两者粘在一起运动 经过一段时间后 从光滑路段进入粗糙路段 两者的位置x随时间t变化的图象如图所示 求 3 2016 临川模拟 如图所示 半径为r的1 4的光滑圆弧轨道竖直放置 底端与光滑的水平轨道相接 质量为m2的小球b静止在光滑水平轨道上 其左侧连接了一轻质弹簧 质量为m1的小球a从d点以速度向右运动 重力加速度为g 试求 1 小球a撞击轻质弹簧的过程中 弹簧最短时b球的速度是多少 2 要使小球a与小球b能发生二次碰撞 m1与m2应满足什么关系 1 碰撞的特点和种类 1 碰撞的特点 作用时间极短 内力远大于外力 满足动量守恒 满足能量不增加原理 必须符合一定的物理情境 方法技巧思维提升 2 碰撞的种类 完全弹性碰撞 动量守恒 动能守恒 质量相等的两物体发生完全弹性碰撞时交换速度 非完全弹性碰撞 动量守恒 动能不守恒 完全非弹性碰撞 动量守恒 动能不守恒 碰后两物体共速 系统机械能损失最大 2 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 典例 如图所示 a b c三个木块的质量均为m 置于光滑的水平面上 b c之间有一轻质弹簧 弹簧的两端与木块接触而不固连 将