高考物理一轮复习 第13章 动量守恒定律 波粒二象性 第1讲 动量守恒定律及其应用课件 新人教版.ppt

走向高考 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 高考总复习 动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核 第十三章 第1讲动量守恒定律及其应用 第十三章 1 理解动量 动量的变化量 动量定理的概念 2 知道动量守恒的条件 3 会利用动量守恒定律分析碰撞 反冲等相互作用问题 1 定义 运动物体的质量和 的乘积叫做动量 通常用p来表示 2 表达式 p 3 单位 由速度单位和质量单位共同确定 即kg m s 4 动量是矢量 其方向和 方向相同 动量 速度 mv 速度 动量守恒定律 1 内容 相互作用的物体组成的系统 或 时 这个系统的总动量就保持不变 这就是动量守恒定律 2 公式 不受外力 所受外力之和为零 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 3 动量守恒定律适用条件 1 不受外力或外力的合力为零 不是系统内每个物体所受的合外力为零 更不能认为系统处于平衡状态 2 近似适用条件 系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力 3 如果系统在某一方向上所受外力的合力为零 则在这一方向上动量守恒 碰撞问题 1 碰撞 1 概念 碰撞是指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 2 反冲现象 1 在某些情况下 原来系统内物体具有相同的速度 发生相互作用后各部分的末速度不再相同而分开 这类问题相互作用的过程中系统的动能 且常伴有其他形式能向动能的转化 2 反冲运动的过程中 如果合外力为零或外力的作用远小于物体间的相互作用力 可利用动量守恒定律来处理 增大 3 爆炸问题爆炸与碰撞类似 物体间的相互作用力很大 且 系统所受的外力 所以系统动量 爆炸过程中位移很小 可忽略不计 作用后从相互作用前的位置以新的动量开始运动 远大于 守恒 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等 答案 1 动量越大 是指物体的质量与速度的乘积越大 速度不一定越大 2 质量是惯性大小的量度 动量大 质量不一定大 3 由动量定理知 物体所受合力不变 动量会改变 4 由冲量定义 重力的冲量不为零 5 由动量定理知 物体所受合外力的冲量的方向与物体动量变化量的方向相同 与末动量的方向不一定相同 6 7 8 答案 d解析 选向左为正方向 则动量的变化量为 p mv1 mv0 0 18 45 kg m s 0 18 25kg m s 12 6kg m s 大小为12 6kg m s 负号表示其方向向右 答案 ac解析 动量守恒的条件是相互作用的物体系统不受外力或所受外力的合力为零 而相互作用过程中内力远大于外力时也可认为动量守恒 图a中 滑轮男孩推滑轮女孩的过程中 内力远大于外力 因此系统的动量可认为守恒 图b和图d中 在两物体相互作用的过程中 没有满足内力远大于外力的条件 系统的动量不守恒 图c中 太空中无空气阻力作用 太空人和子弹在相互作用过程中动量守恒 动量定理的理解和应用 4 动量定理的表达式是矢量式 在一维的情况下 选定正方向后可将矢量运算简化为代数运算 5 动量定理具有普适性 不论物体的运动轨迹是直线还是曲线 不论作用力是恒力还是变力 不论几个力作用的时间是相同还是不相同 动量定理都适用 2 应用动量定理解题的步骤 1 明确研究对象和研究过程研究对象可以是一个物体 也可以是几个物体组成的系统 系统内各物体可以保持相对静止 也可以相对运动 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 所有外力之和为合外力 研究对象内部的相互作用力 内力 会改变系统内某一物体的动量 但不影响系统的总动量 因此不必分析内力 如果在所选定的研究过程的不同阶段中物体的受力情况不同 则要分别计算它们的冲量 然后求它们的矢量和 3 规定正方向由于力 冲量 速度 动量都是矢量 在一维的情况下 列式前可以先规定一个正方向 与规定的正方向相同的矢量为正 反之为负 4 写出研究对象的初 末动量和合外力的冲量 或各外力在各个阶段的冲量的矢量和 5 根据动量定理列式求解 3 应用动量定理解题的注意事项 1 动量定理的表达式是矢量式 列式时要注意各个量与规定的正方向之间的关系 即要注意各个量的正负 2 动量定理中的冲量是合外力的冲量 而不是某一个力的冲量 它可以是合力的冲量 也可以是各力冲量的矢量和 还可以是外力在不同阶段的冲量的矢量和 3 应用动量定理可以只研究一个物体 也可以研究几个物体组成的系统 4 初态的动量p是系统各部分动量之和 末态的动量p 也是系统各部分动量之和 5 对系统各部分的动量进行描述时 应该选取同一个参考系 不然求和无实际意义 动量守恒定律的理解和应用 1 如何判断系统动量是否守恒在某一物理过程中 系统的动量是否守恒 与所选取的系统有关 判断动量是否守恒 必须明确所研究的对象和过程 即哪个系统在哪个过程中 常见的判断方法有两种 1 直接分析系统在所研究的过程中始 末状态的动量 分析动量是否守恒 2 分析系统在所研究的过程中的受力情况 看系统的受力情况是否符合动量守恒的条件 2 对动量守恒定律的理解 1 动量守恒定律的研究对象是两个或两个以上的物体所组成的系统 动量守恒不是指系统内各个物体的动量守恒 而是指它们在相互作用过程中系统的总动量不变 动量守恒不只是系统在初 末两时刻的总动量 而是整个相互作用过程中任意两时刻的总动量都相等 2 常见的几种动量守恒定律的表达式 p p 系统的初动量等于末动量 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 适用于相互作用的两个物体组成的系统 初动量等于末动量 p 0 系统总动量增量为零 p1 p2 相互作用的两物体动量的增量大小相等 方向相反 3 因为动量是矢量 所以动量守恒定律的表达式是矢量式 当作用前后动量都在一条直线上时 选取正方向 可将矢量运算简化为代数运算 4 速度v与参考系的选取有关 因此相互作用的物体的速度v1 v2 v1 v2 都必须相对同一惯性参考系 通常都是指相对地面的速度 5 动量是状态量 具有瞬时性 动量守恒指的是在任意两个确定状态下系统的动量矢量和相同 因此动量守恒定律的表达式中v1 v2必须是相互作用前同一时刻两物体的瞬时速度 v1 v2 必须是相互作用后同一时刻两物体的瞬时速度 3 应用动量守恒定律解题的步骤 1 分析题意 明确研究对象 在分析相互作用的物体动量是否守恒时 通常把这些被研究的物体总称为系统 要明确所研究的系统由几个物体组成 2 对系统内物体进行受力分析 弄清楚哪些是系统内部物体之间的相互作用力 即内力 哪些是系统外的物体对系统或系统内的物体的作用力 即外力 在受力分析的基础上 根据动量守恒的条件 判断能否用动量守恒定律解题 3 明确研究的相互作用过程 确定过程的始末状态 即系统内各个物体的初动量和末动量的值或表达式 4 建立动量守恒方程 代入已知量 解出待求量 计算结果如果是正的 说明所求量的方向与选定的正方向相同 如果是负的 则与选定的正方向相反 c 若a b和c之间的摩擦力大小不相同 则a b组成的系统动量不守恒 但a b c组成的系统动量守恒d 以上说法均不对解析 当a b两物体组成一个系统时 弹簧弹力为内力 而a b和c之间的摩擦力是外力 当a b与c之间的摩擦力等大反向时 a b所组成的系统所受合外力为零 动量守恒 当a b与c之间的摩擦力大小不相等时 a b组成的系统所受合外力不为零 动量不守恒 而对于a b c组成的系统 由于弹簧的弹力 a和b与c之间的摩擦力均是内力 不管a b与c之间的摩擦力大小是否相等 a b c组成的系统所受合外力均为零 动量守恒 所以a c选项正确 b d选项错误 答案 ac 碰撞问题 3 速度要合理 碰前两物体同向 则v后 v前 碰后 原来在前的物体速度一定增大 且v前 v后 两物体相向运动 碰后两物体的运动方向不可能都不改变 结论 1 当m1 m2时 v1 0 v2 v1 两球碰撞后交换了速度 2 当m1 m2时 v1 0 v2 0 碰撞后两球都向前运动 3 当m10 碰撞后质量小的球被反弹回来 思路引导 1 b球下落过程做什么运动 2 a b两球碰撞过程满足的规律是什么 答案 1 b球下落过程做自由落体运动 2 碰撞过程同时满足动量守恒和机械能守恒 爆炸和反冲 人船模型 1 爆炸的特点 1 动量守恒 由于爆炸是在极短的时间内完成的 发生爆炸时物体间的相互作用力远远大于受到的外力 所以在爆炸过程中 系统的总动量守恒 2 动能增加 在爆炸过程中 由于有其他形式的能量 如化学能 转化为动能 所以爆炸前后系统的总动能增加 3 位置不变 爆炸的时间极短 因而在作用过程中 物体产生的位移很小 一般可忽略不计 可以认为爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动 解析 选人和船为一系统 由于系统在水平方向不受外力作用 所以系统在水平方向上动量守恒 设某一时刻人的对地速度为v 船的速度大小为v 选人的运动方向为正方向 由动量守恒定律得mv mv 0 名师归纳 利用人船模型解题需注意两点 1 条件 系统的总动量守恒或某一方向上的动量守恒 构成系统的两物体原来静止 因相互作用而反向运动 x1 x2均为沿动量方向相对于同一参考系的位移 2 解题关键是画出初 末位置 确定各物体的位移关系 1 当两滑块都与挡板碰撞后 板c的速度多大 2 从爆炸开始到两个滑块都与挡板碰撞为止 板c的位移多大 方向如何 答案 1 板c的速度是0 2 板c的位移大小是0 3m 方向向左 解析 1 炸药爆炸 滑块a与b分别获得向左和向右的速度 由动量守恒可知 a的速度较大 a的质量小 a b均做匀速运动 a先与挡板相碰合成一体 满足动量守恒 一起向左匀速运动 最终b也与挡板相碰合成一体 满足动量守恒 整个过程满足动量守恒 整个过程a b c系统动量守恒 有 0 ma mb mc v 所以v 0 2 炸药爆炸 a b获得的速度大小分别为va vb 以向左为正方向 有 mava mbvb 0解得 vb 1 5m s 方向向右然后a