高三物理一轮复习 1 动量守恒定律及应用课件（选修35）.ppt

选修3 5动量近代物理初步 第一单元动量守恒定律及应用 知识整合基础 知识点一动量动量定理动量守恒定律 填一填 1 动量 1 定义 物体的 与 的乘积 2 公式 3 单位 符号 kg m s 4 意义 动量是描述物体 的物理量 是矢量 其方向与速度的方向相同 质量 速度 p mv 千克 米 秒 运动状态 2 动量定理 1 内容 物体在一个过程始末的 等于它在这个过程中所受力的冲量 2 表达式 p p i或 3 冲量 力与力的作用时间的乘积 即i f t t 动量变化量 mv mv f t t 0 3 动量守恒定律 1 内容 如果系统不受外力 或者所受外力的合力为零 这个系统的总动量 2 常用的四种表达形式 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 方向 p p p 0 即系统总动量的 为零 保持不变 相等 相同 增量 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 等于另一部分动量的 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 增加量 减少量 m1v1 m2v2 m1v 1 m2v2 3 常见的几种守恒形式及成立条件 理想守恒 系统 或所受外力的 为零 近似守恒 系统所受外力虽不为零 但内力 外力 分动量守恒 系统所受外力虽不为零 但在某方向上合力为零 系统在该方向上 不受外力 合力 远大于 动量守恒 练一练 2015 石家庄高三月考 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 解析 内力 外力取决于系统的划分 以枪和弹组成的系统 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 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 枪 弹 车组成的系统所受合外力为零 系统动量守恒 故d正确 答案 d 知识点二碰撞 爆炸与反冲 填一填 1 磁撞 1 碰撞现象 两个或两个以上的物体在相遇的 时间内产生 的相互作用的过程 2 碰撞特征 作用时间 作用力变化 内力 外力 满足 非常大 短 快 远大于 动量守恒 极短 3 碰撞的分类及特点 弹性碰撞 动量 机械能 非弹性碰撞 动量 机械能 完全非弹性碰撞 动 机械能损失 守恒 守恒 守恒 不守恒 最多 量守恒 2 爆炸现象爆炸过程中内力远大于外力 爆炸的各部分组成的系统总动量 3 反冲运动 1 物体的不同部分在内力作用下向 方向运动的现象 2 反冲运动中 相互作用力一般较大 通常可以用 来处理 守恒 相反 动量守恒定律 热点考向剖析 考向一动量守恒定律的应用1 动量守恒的 四性 1 矢量性 表达式中初 末动量都是矢量 需要首先选取正方向 分清各物体初末动量的正 负 2 瞬时性 动量是状态量 动量守恒指对应每一时刻的总动量都和初时刻的总动量相等 3 同一性 速度的大小跟参考系的选取有关 应用动量守恒定律 各物体的速度必须是相对同一参考系的速度 一般选地面为参考系 4 普适性 它不仅适用于两个物体所组成的系统 也适用于多个物体组成的系统 不仅适用于宏观物体组成的系统 也适用于微观粒子组成的系统 2 应用动量守恒定律解题的步骤 典例1 2014 重庆理综 一弹丸在飞行到距离地面5m高时仅有水平速度v 2m s 爆炸成为甲 乙两块水平飞出 甲 乙的质量比为3 1 不计质量损失 取重力加速度g 10m s2 则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是 解题引路 1 弹丸在爆炸过程瞬间内力远大于外力水平方向满足动量守恒 2 爆炸后弹片的飞行方向都有两种可能故一定在到守恒方程前选取好正方向 3 两部分弹片做平抛运动 由平抛运动的规律确定轨迹图 尝试解题 名师点睛 应用动量守恒定律的解题思路 1 分析题意 明确研究对象 知道系统是由哪几个物体组成的 2 受力分析 弄清系统内力和外力 判断是否满足动量守恒条件 3 明确研究过程 确定初末状态的动量和表达式 4 建立动量守恒方程求解 必要时讨论说明 针对训练 1 2013 山东高考 如图所示 光滑水平轨道上放置长木板a 上表面粗糙 和滑块c 滑块b置于a的左端 三者质量分别为ma 2kg mb 1kg mc 2kg 开始时c静止 a b一起以v0 5m s的速度匀速向右运动 a与c发生碰撞 时间极短 后c向右运动 经过一段时间 a b再次达到共同速度一起向右运动 且恰好不再与c发生碰撞 求a与c发生碰撞后瞬间a的速度大小 mav0 mava mcvc碰撞后 木板a与滑块b组成的系统 在两者达到同速之前系统所受合外力为零 系统动量守恒 mava mbv0 ma mb va和b达到共同速度后 恰好不再与滑块c碰撞 则最后三者速度相等 vc v联立以上各式 代入数值解得 va 2m s 答案 2m s 考向二验证动量守恒定律1 实验原理在一维碰撞中 测出物体的质量m和碰撞前后物体的速度v v 找出碰撞前的动量p m1v1 m2v2及碰撞后的动量p m1v1 m2v2 看碰撞前后动量是否守恒 2 实验器材斜槽 小球 两个 天平 复写纸 白纸等 3 实验步骤 1 用天平测出两小球的质量 并选定质量大的小球为入射小球 2 按照实验原理图甲安装实验装置 调整 固定斜槽使斜槽底端水平 3 白纸在下 复写纸在上且在适当位置铺放好 记下重垂线所指的位置o 4 不放被撞小球 让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下 重复10次 用圆规画尽量小的圆把小球所有的落点都圈在里面 圆心p就是小球落点的平均位置 4 数据处理验证表达式 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 5 注意事项 1 前提条件保证碰撞是一维的 即保证两物体在碰撞之前沿同一直线运动 碰撞之后还沿这条直线运动 2 利用斜槽进行实验 入射球质量要大于被碰球质量 即m1 m2 防止碰后m1被反弹 典例2某同学用如图1所示的装置通过半径相同的a b两球 ma mb 的碰撞来验证动量守恒定律 图1中pq是斜槽 qr为水平槽 实验时先使a球从斜槽上某一固定位置g由静止开始滚下 落到位于水平地面的记录纸上 留下痕迹 重复上述操作10次 得到10个落点痕迹 再把b球放在水平槽上靠近槽末端的地方 让a球仍从位置g由静止开始滚下 和b球碰撞后 a b球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹 重复这种操作10次 图中o点是水平槽末端b在记录纸上的竖直投影点 b球落点痕迹如图2所示 其中米尺水平放置 且平行于g r o所在的平面 米尺的零点与o点对齐 2 在以下选项中 哪些是本次实验必须进行的测量 填选项号 a 水平槽上未放b球时 测量a球落点位置到o点的距离b a球与b球碰撞后 测量a球落点位置到o点的距离c 测量a球或b球的直径d 测量a球和b球的质量 或两球质量之比 e 测量水平槽面相对于o点的高度 3 实验中 关于入射小球在斜槽上释放点的高低对实验影响的说法中正确的是 a 释放点越低 小球受阻力越小 入射小球速度越小 误差越小b 释放点越低 两球碰后水平位移越小 水平位移测量的相对误差越小 两球速度的测量越准确c 释放点越高 两球相碰时 相互作用的内力越大 碰撞前后动量之差越小 误差越小d 释放点越高 入射小球对被碰小球的作用力越大 轨道对被碰小球的阻力越小 尝试解题 解析 1 如题图所示 用尽可能小的圆把小球落点圈在里面 由此可见圆心的位置是65 7cm 2 小球做平抛运动时飞行时间相同 所以可以用水平位移的大小气系表示速度的大小关系 实验中要测量的数据有 两小球的质量m1 m2 三个落点到o点的距离x1 x2 x 所以应选a b d 3 入射小球的释放点越高 入射小球碰前速度越大 相碰时内力越大 阻力影响越小 可以较好地满足动量守恒的条件 有利于减小误差 故c正确 答案 1 65 7 2 a b d 3 c 针对训练 2 2014 新课标全国 现利用甲图所示的装置验证动量守恒定律 在图甲中 气垫导轨上有a b两个滑块 滑块a右侧带有一弹簧片 左侧与打点计时器 图中未画出 的纸带相连 滑块b左侧也带有一弹簧片 上面固定一遮光片 光电计时器 未完全画出 可以记录遮光片通过光电门的时间 实验测得滑块a的质量m1 0 310kg 滑块b的质量m2 0 108kg 遮光片的宽度d 1 00cm 打点计时器所用交流电的频率f 50 0hz 将光电门固定在滑块b的右侧 启动打点计时器 给滑块a一向右的初速度 使它与b相碰 碰后光电计时器显示的时间为 tb 3 500ms 碰撞前后打出的纸带如图乙所示 典例3 2014 山东理综 如图所示 光滑水平直轨道上两滑块a b用橡皮筋连接 a的质量为m 开始时橡皮筋松弛 b静止 给a向左的初速度v0 一段时间后 b与a同向运动发生碰撞并粘在一起 碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间a的速度的两倍 也是碰撞前瞬间b的速度的一半 求 解题引路 1 由题目的叙述可推断出碰撞前后a b的速度关系 由动量守恒得出b的质量 2 绷绳过程和碰撞过程都有能量损失 本题第 2 问是求碰撞过程中的能量损失 尝试解题 针对训练 3 2014 天津理综 如图所示 水平地面上静止放置一辆小车a 质量ma 4kg 上表面光滑 小车与地面间的摩擦力极小 可以忽略不计 可视为质点的物块b置于a的最右端 b的质量mb 2kg 现对a施加一个水平向右的恒力f 10n a运动一段时间后 小车左端固定的挡板与b发生碰撞 碰撞时间极短 碰后a b粘合在一起 共同在f的作用下继续运动 碰撞后经时间t 0 6s 二者的速度达到v1 2m s 求 考向四动量守恒定律与能量的综合应用利用动量的观点和能量的观点解题应注意下列问题 1 动量守恒定律是矢量表达式 还可写出分量表达式 而动能定理和能量守恒定律是标量表达式 绝无分量表达式 2 动量守恒定律和能量守恒定律 是自然界最普遍的规律 它们研究的是物体系统 在力学中解题时必须注意动量守恒的条件及机械能守恒的条件 在应用这两个规律时 当确定了研究的对象及运动状态变化的过程后 根据问题的已知条件和要求解的未知量 选择研究的两个状态列方程求解 中学阶段凡可用力和运动的观点解决的问题 若用动量的观点或能量的观点求解 一般都要比用力和运动的观点要简便 而中学阶段涉及的曲线运动 a不恒定 竖直面内的圆周运动 碰撞 爆炸反冲等 就中学知识而言 不可能单纯考虑用力和运动的观点 典例4 2014 广东理综 如图的水平轨道中 ac段的中点b的正上方有一探测器 c处有一竖直挡板 物体p1沿轨道向右以速度v1与静止在a点的物体p2碰撞 并接合成复合体p 以此碰撞时刻为计时零点 探测器只在t1 2s至t2 4s内工作 已知p1 p2的质量都为m 1kg p与ac间的动摩擦因数为 0 1 ab段长l 4m g取10m s2 p1 p2和p均视为质点 p与挡板的碰撞为弹性碰撞 1 若v1 6m s 求p1 p2碰后瞬间的速度大小v和碰撞损失的动能 e 2 若p与挡板碰后 能在探测器的工作时间内通过b点 求v1的取值范围和p向左经过a点时的最大动能e 解题引路 1 物体p1 p2碰撞瞬间 系统内力远大于外力 可用动量守恒得出碰后的速度v 进而求出碰撞中损失的动能 2 碰