高考物理一轮复习 专题十六 碰撞与动量守恒课件.pptVIP

专题十六碰撞与动量守恒 考点动量守恒定律及其应用 1 2 碰撞的种类及特点 正误辨识 1 动量越大的物体 其速度越大 2 物体的动量越大 其惯性也越大 3 物体所受合力不变 则动量也不改变 4 物体沿水平面运动时 重力不做功 其冲量为零 5 物体所受合外力的冲量的方向与物体末动量的方向相同 6 物体所受的合外力的冲量方向与物体动量变化的方向是一致的 7 物体相互作用时动量守恒 但机械能不一定守恒 8 若在光滑水平面上的两球相向运动 碰后均变为静止 则两球碰前的动量大小一定相同 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 形象思考 1 如图 弹性碰撞过程中 动量 机械能 2 对心碰撞 v1 v2 守恒 守恒 解题方略 1 应用动量定理求解的两类简单问题 1 应用i p求变力的冲量和平均作用力 2 应用 p ft求恒力作用下的曲线运动中物体动量的变化 2 使用动量定理的注意事项 1 一般来说 用牛顿第二定律能解决的问题 用动量定理也能解决 如果题目不涉及加速度和位移 用动量定理求解更简便 动量定理的理解和应用 动量定理不仅适用于恒定的力 也适用于随时间变化的力 这种情况下 动量定理中的力f应理解为变力在作用时间内的平均值 2 动量定理的表达式是矢量式 运用它分析问题时要特别注意冲量 动量及动量变化量的方向 公式中的f是物体或系统所受的合力 例1 2016 湖北大学附中测试 质量是60kg的建筑工人 不慎从高空跌下 由于弹性安全带的保护 他被悬挂起来 已知安全带的缓冲时间是1 2s 安全带长5m 取g 10m s2 则安全带所受的平均冲力的大小为 a 500nb 600nc 1100nd 100n 答案c 技巧秘诀应用动量定理解题的一般步骤 1 明确研究对象和研究过程 研究过程既可以是全过程 也可以是全过程中的某一阶段 2 进行受力分析 只分析研究对象以外的物体施加给研究对象的力 不必分析内力 3 规定正方向 4 写出研究对象的初 末动量和合外力的冲量 根据动量定理列方程求解 解题方略 动量守恒定律的表达式 1 p p 即系统相互作用前的总动量p和相互作用后的总动量p 大小相等 方向相同 2 p p p 0 即系统总动量的增量为零 3 p1 p2 即相互作用的系统内的两部分物体 其中一部分动量的增加量等于另一部分动量的减少量 4 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 即相互作用前后系统内各物体的动量都在同一直线上时 作用前总动量与作用后总动量相等 动量守恒定律的简单应用 例2 2016 湖南师大附中等四校联考 如图 甲车上表面光滑 质量m甲 3kg 右端放一个质量为m 1kg的小物体 可以看成质点 甲车和小物体静止在光滑水平面上 乙车质量为m乙 4kg 以5m s的速度向左运动 与甲车碰撞后甲车获得4m s的速度 小物体滑到乙车上 若乙车上表面粗糙而且足够长 则 1 乙车与甲车碰撞后 乙车的速度为多大 2 最终小物体在乙车上相对静止时的速度为多少 小物体在乙车上表面相对滑行的过程中 小物体受到的合外力的冲量i合多大 解析 1 对甲 乙碰撞过程动量守恒 设向左为正方向 有 m乙v乙 m甲v甲 m乙v乙 代入数据得 v乙 2m s 2 小物体m在乙上滑动至有共同速度v 对小物体与乙车运用动量守恒定律得 m乙v乙 m m乙 vv 1 6m s对小物体应用动量定理 i合 p mv代入数据得i合 1 6n s 答案 1 2m s 2 1 6n s 技巧秘诀应用动量守恒定律解题的基本思路 1 确定研究对象并进行受力分析 过程分析 2 确定系统动量在研究过程中是否守恒 3 明确研究过程的初 末状态系统的动量 4 选择正方向 根据动量守恒定律建立方程 解题方略 弹性碰撞过程中 系统的动量守恒 机械能也守恒 如图所示 在光滑水平面上 质量为m1的物体以速度v0与质量为m2 静止的物体发生弹性正碰 则有 弹性碰撞 1 当m1 m2时 v1 0 v2 v0 质量相等 交换速度 2 当m1 m2时 v1 0 v2 0 且v2 v1 大碰小 一起跑 3 当m1 m2时 v1 0 v2 0 小碰大 要反弹 4 当m1 m2时 v1 v0 v2 2v0 极大碰极小 大不变 小加倍 5 当m1 m2时 v1 v0 v2 0 极小碰极大 小等速率反弹 大不变 例3 2016 广东 六校联盟 联考 某同学研究碰撞问题 设计了如图所示的装置 天花板下用等长轻细线竖直悬挂两弹性小球 球大小可以忽略 细线长度为r a球质量为m b球质量为m 其中m 3m 重力加速度为g 现将a球拉至水平位置 保持细线伸直 无张力 如图虚线所示 给a球以竖直向下的初速度 使a b两球在最低点发生弹性正碰 发现a球刚好能弹回初始的水平位置 求 1 碰撞后瞬间a的速度大小v1 2 释放a球时初速度大小v 解题方略 两物体碰撞后粘在一起运动 这种碰撞叫完全非弹性碰撞 碰撞过程遵循动量守恒定律 且动能 或机械能 损失最多 例4 2016 宁夏银川二中月考 两物块a b用轻弹簧相连 质量均为2kg 初始时弹簧处于原长 a b两物块都以v 6m s的速度在光滑的水平地面上运动 质量4kg的物块c静止在前方 如图所示 b与c碰撞后二者会粘在一起运动 求在以后的运动中 完全非弹性碰撞 1 当弹簧的弹性势能最大时 物块a的速度为多大 2 系统中弹性势能的最大值是多少 答案 1 3m s 2 12j 解题方略 1 利用气垫导轨验证动量守恒定律的一般步骤 1 测质量 用天平测出滑块质量 2 安装 正确安装好气垫导轨 调整气垫导轨时 注意利用水平仪确保导轨水平 3 实验 接通电源 利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前 后的速度 改变滑块的质量 改变滑块的初速度大小和方向 4 验证 一维碰撞中的动量守恒 该实验还经常利用斜槽碰撞实验器验证 验证动量守恒定律 2 利用斜槽小球碰撞验证动量守恒的注意事项 1 斜槽末端的切线必须水平 调整方法是让碰撞的小球放在斜槽末端水平部分的任一位置都能静止 2 使小支柱与槽口的距离等于小球直径 3 入射小球每次都必须从斜槽同一高度由静止释放 4 选质量较大的小球作为入射小球 5 实验过程中实验桌 斜槽 记录的白纸的位置要始终保持不变 6 应进行多次碰撞 落点取平均位置来确定 以减小偶然误差 例5 某同学设计了一个用电磁打点计时器验证动量守恒定律的实验 在小车a的前端粘有橡皮泥 推动小车a使之做匀速运动 然后与原来静止在前方的小车b相碰并粘合成一体 继续做匀速运动 他设计的装置如图甲所示 在小车a后连着纸带 电磁打点计时器所用电源频率为50hz 长木板下垫着小木片以平衡摩擦力 1 若已测得打点纸带如图乙所示 并测得各计数点的间距 已标在图上 a为运动的起点 则应选 段来计算a碰前的速度 应选 段来计算a和b碰后的共同速度 以上两空选填 ab bc cd 或 de 2 已测得小车a的质量m1 0 4kg 小车b的质量m2 0 2kg 则碰前两小车的总动量为 kg m s 碰后两小车的总动量为 kg m s 答案 1 bcde 2 0 4200 417 典例 如图所示 一轻质弹簧两端连着物体a和物体b 放在光滑的水平面上 水平速度为v0的子弹射中物体a并嵌在其中 作用时间极短 已知物体b的质量为mb 物体a的质量是物体b的质量的3 4 子弹的质量是物体b的质量的1 4 求弹簧被压缩到最短时的弹性势能 碰撞类问题的综合应用 分析碰撞类问题的两个关键点 1 理解两个定律的守恒条件 动量是否守恒要