高考物理总复习 第12章 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核（第1课时）动量定理 动量守恒定律及其应用课件.ppt

考纲要求 第1课时动量定理动量守恒定律及其应用 基础过关 1 动量 1 定义 运动物体的质量和 的乘积叫做物体的动量 通常用p来表示 2 表达式 p 3 单位 4 标矢性 动量是矢量 其方向和 方向相同 考点一动量和动量定理 c 速度 mv kg m s 速度 5 动量的变化量 是矢量 其表达式 p p2 p1为矢量式 当p2 p1在同一条直线上时 可规定正方向 将矢量运算转化为代数运算 6 与动能的区别与联系 区别 动量是矢量 动能是标量 联系 动量和动能都是描述物体运动状态的物理量 大小关系为ek 或p 2 冲量 1 定义 力和力的 的乘积叫做力的冲量 2 表达式 i 单位 n s 3 标矢性 冲量是矢量 它的方向由 的方向决定 作用时间 ft 力 3 动量定理 动量 冲量 p p mv mv 动量变化 过关演练 1 多选 2016 浙江镇海中学选考模拟 当我们从高处跳到低处时 都有这样的生活常识 为了安全 一般都是让脚尖先着地 从力的动量的角度来看 这样做的目的是 a 减小动量b 减小动量的变化量c 延长和地面的冲击时间 从而减小支持力d 增大人对地的压强 起到安全作用解析根据动量定理分析 延长时间的目的是减小合力 从而减小支持力 答案c 2 如图所示 运动员挥拍将质量为m的网球击出 如果网球被拍子击打前 后瞬间速度的大分别为v1 v2 v1与v2方向相反 且v2 v1 忽略重力 则此过程中拍子对网球作用力的冲量 a 大小为m v2 v1 方向与v1方向相同b 大小为m v2 v1 方向与v1方向相同c 大小为m v2 v1 方向与v2方向相同d 大小为m v2 v1 方向与v2方向相同解析在球拍击打网球的过程中 选取v2方向为正方向 对网球运用动量定理有i mv2 mv1 m v2 v1 即拍子对网球作用力的冲量大小为m v2 v1 方向与v2方向相同 答案d 要点突破 要点一动量定理应用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 例1 质量为60kg的建筑工人 不慎从高空跌下 由于弹性安全带的保护 使他悬挂起来 已知弹性安全带的缓冲时间1 2s 安全带长5m g取10m s2 则安全带所受的平均冲力的大小为 a 500nb 1100nc 600nd 100n 答案b 要点二用动量定理解释现象1 物体的动量变化一定 此时力的作用时间越短 力就越大 时间越长 力就越小 2 作用力一定 此时力的作用时间越长 动量变化越大 力的作用时间越短 动量变化越小 例2 如图所示 篮球运动员接传来的篮球时 通常要先伸出两臂迎接 手接触到球后 两臂随球迅速引至胸前 这样做可以 a 减小球的动量的变化量b 减小球对手作用力的冲量c 减小球的动量变化率d 延长接球过程的时间来减小动量的变化量 答案c 精练题组 1 多选 恒力f作用在质量为m的物体上 如图所示 由于地面对物体的摩擦力较大 物体没有被拉动 则经时间t 下列说法正确的是 a 拉力f对物体的冲量大小为零b 拉力f对物体的冲量大小为ftc 拉力f对的体的冲量大小是ftcos d 合力对物体的冲量大小为零 解析对冲量的计算一定要分清求的是哪个力的冲量 是某一个力的冲量 是合力的冲量 是分力的冲量还是某一个方向上的冲量 某一个力的冲量与另一个力的冲量无关 答案bd 2 多选 对下列几种物理现象的解释 正确的是 a 击钉时 不用橡皮锤仅仅是因为橡皮锤太轻b 跳远时 在沙坑里填沙 是为了减小冲量c 易碎品运输时 要用柔软材料包装 船舷常常悬挂旧轮胎 都是为了延长作用时间以减小作用力d 在车内推车推不动 是因为合外力冲量为零 解析击钉时 不用橡皮锤是因为橡皮锤与钉子的作用时间长 跳远时 在沙坑里填沙 是为了延长人与地的接触时间 所以a b错误 据动量定理f t p知 当 p相同时 作用时间越长 作用力越小 故c项正确 车能否移动或运动状态能否改变取决于外力的作用 与内部作用无关 所以d项正确 答案cd 3 如图所示甲 乙两种情况中 人用相同大小的恒定拉力拉绳子 使人和船a均向右运动 经过相同的时间t 图甲中船a没有到岸 图乙中船a没有与船b相碰 则经过时间t a 图甲中人对绳子拉力的冲量比图乙中人对绳子拉力的冲量小b 图甲中人对绳子拉力的冲量比图乙中人对绳子拉力的冲量大c 图甲中人对绳子拉力的冲量与图乙中人对绳子拉力的冲量一样大d 以上三种情况都有可能解析甲 乙两种情况下人对绳子的拉力相等 由冲量的定义式p ft可知 两冲量相等 只有选项c是正确的 答案c 4 质量为0 5kg的小球沿光滑水平面以5m s的速度冲向墙壁后又以4m s的速度反向弹回 如图所示 若球跟墙的作用时间为0 05s 求小球所受平均力的大小 答案90n 5 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 答案12s 方法总结 动量定理的两个重要应用 1 应用i p求变力的冲量 如果物体受到大小或方向改变的力的作用 则不能直接用i ft求变力的冲量 可以求出该力作用下物体动量的变化 p 等效代换变力的冲量i 2 应用 p f t求动量的变化 例如 在曲线运动中 速度方向时刻在变化 求动量变化 p p2 p1 需要应用矢量运算方法 计算比较复杂 如果作用力是恒力 可以求恒力的冲量 等效代换动量的变化 基础过关 1 内容 如果一个系统 或者所受 为0 这个系统的总动量保持不变 2 表达式 m1v1 m2v2 或p p 考点二动量守恒定律 c 不受外力 外力的矢量和 m1v1 m2v2 3 适用条件 1 理想守恒 系统不受外力或所受 为零 则系统动量守恒 2 近似守恒 系统受到的合力不为零 但当内力远 外力时 系统的动量可近似看成守恒 3 分方向守恒 系统在某个方向上所受合力为零时 系统在该方向上动量守恒 外力的合力 大于 过关演练 1 如图所示 甲木块的质量为m1 以v的速度沿光滑水平地面向前运动 正前方有一静止的 质量为m2的乙木块 乙上连有一轻质弹簧 甲木块与弹簧接触后 a 甲木块的动量守恒b 乙木块的动量守恒c 甲 乙两木块所组成系统的动量守恒d 甲 乙两木块所组成系统的动能守恒 解析动量守恒的研究对象为相互作用的两个或两个以上物体组成的系统 故a b项错 c项正确 在甲与乙相互作用过程中 系统的动能一部分会转化成弹簧的弹性势能 所以动能不守恒 d项错误 答案c 答案c 要点突破 要点一动量守恒的判断1 动量守恒的判断由动量守恒的条件判断系统动量守恒的步骤如下 1 明确系统由哪几个物体组成 2 对系统中各物体进行受力分析 分清哪些是内力 哪些是外力 3 看所有外力的合力是否为零 或内力是否远大于外力 从而判定系统的动量是否守恒 2 注意动量守恒的条件和机械能守恒的条件不同 机械能守恒的条件是只有重力 弹力做功 动量守恒的条件是系统不受外力或所受外力的合力为0 例1 多选 一支枪固定在小车上 小车放在光滑的水平地面上 当枪沿水平方向向前发射一颗子弹时 下列判断正确的是 a 枪和子弹组成的系统动量守恒b 枪和小车组成的系统动量守恒c 枪 子弹 小车三者组成的系统动量守恒d 枪发射子弹后 枪和小车一起向后运动 解析发射子弹的过程中 火药燃烧产生的高温 高压气体对枪和子弹的作用力使枪和子弹的动量发生改变 与此同时 小车和枪之间也有作用力 这个作用力对枪和子弹组成的系统来说是外力 枪和子弹组成的系统动量不守恒 而气体作用力对枪和小车组成的系统来说又是外力 使枪和小车组成的系统动量不守恒 所以a b项错 若把枪 子弹 小车三者作为一个系统 则系统所受合外力为零 满足动量守恒条件 故c项正确 发射子弹后 子弹获得向前的动量 而系统初动量为零 所以枪和小车组成的整体必定获得大小相等 方向相反的动量 枪和小车一起向后运动 d项正确 答案cd 要点二动量守恒定律应用1 注意动量守恒的 四性 1 矢量性 表达式中涉及的都是矢量 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 不同时刻的动量不能相加 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 解题步骤 例2 在高速公路上发生了一起交通事故 一辆质量为1500kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为3000kg向北行驶的卡车 碰后两车接在一起 并向南滑行了一小段距离后停止 根据测速仪的测定 长途客车碰前以20m s的速率行驶 由此可判断卡车碰前的行驶速率是 a 小于10m sb 大于10m s小于20m sc 大于20m s小于30m sd 大于30m s小于40m s 答案a 精练题组 1 多选 下列相互作用的过程中 可以认为系统动量守恒的是 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 答案ac 解析根据动量守恒条件可知人与雪橇系统水平方向动量守恒 人跳起后水平方向速度不变 雪橇的速度仍为v1 答案d 3 如图所示 游乐场上 两位同学各驾着一辆碰碰车迎面相撞 此后 两车以共同的速度运动 设甲同学和他的车的总质量为150kg 碰撞前向右运动 速度的大小为4 5m s 乙同学和他的车的总质量为200kg 碰撞前向左运动 速度的大小为4 25m s 则碰撞后两车共同的运动速度为 取向右为正方向 a 1m sb 0 5m sc 1m sd 0 5m s 答案d 4 a球的质量是m b球的质量是2m 它们在光滑的水平面上以相同的动量运动 b在前 a在后 发生正碰后 a球仍朝原方向运动 但其速率是原来的一半 碰后两球的速率比va vb 为 a 1 2b 1 3c 2 1d 2 3 答案d 5 甲 乙两小孩各乘一辆小车在光滑的水平面上匀速相向行驶 速度大小均为v0 6m s 甲乘的小车上有质量为m 1kg的小球若干 甲和他的小车及所带小球的总质量为m1 50kg 乙和他的小车的总质量为m2 30kg 现为避免相撞 甲不断地将小球以相对地面为v 16 5m s的水平速度抛向乙 且被乙接住 假设某一次甲将小球抛出且被乙接住后 刚好可保证两车不致相撞 求此时 1 两车的速度各为多大 2 甲总共抛出了多少个小球 解析 1 两车刚好不相撞 则两车速度相同 由动量守恒定律得m1v0 m2v0 m1 m2 v解得v 1 5m s 2 对甲及从小车上抛出的小球 由动量守恒定律得m1v0 m1 n m v n mv 解得n 15即总共抛出了15个小球 答案1 5m s1 5m s 2 15个 方法总结 1 动量守恒定律的研究对象都是相互作用的物体组成的系统 系统的动量是否守恒 与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系 2 严格解决动量守恒定律的步骤 明确研究对象 确定系统的组成 系统包括哪几个物体及研究的过程 进行受力分析 判断系统动量是否守恒 或某一方向上动量是否守恒 规定正方向 确定初 末状态动量 由动量守恒定律列出方程 代入数据 求出结果 必要时讨论说明 基础过关 1 碰撞 碰撞是指物体间的相互作用持续时间 而物体间的相互作用力 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 考点三碰撞 d 很短 很大 远大于 3 分类 守恒 最大 过关演练 1 如图所示 a b两物体的质量分别为ma mb 且ma mb 置于光滑水平面上 相距较远 将两个大小均为f的力 同时分别作用在a b上 经相同距离后 撤去两个力 两物体发生碰撞并粘在一起后将 a 停止运动b 向左运动c 向右运动d 运动方向不能确定 解析由于力f相同且作用距离相同 即力f对a b两物体做的功相等 由动能定理得a b两物体获得的动能相等 即eka ekb 又由p2 2mek得pa pb 撤去f后a b两物体组成的系统动量守恒 则有p总 pa pb 方向向右 故选c 答案c 2 2016 浙江兰溪一中期中 如图所示 一质量为0 5kg的小球a以2 0m s的速度和静止于光滑水平面上 质量为1kg的另一大小相同的小球b发生正碰 碰撞后它以0 2m s的速度反弹 求 1 原来静止小球b获得的速度大小 2 碰撞过程中损失的机械能 答案 1 1 1m s 2 0 385j 要点突破 要点一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 1 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 2 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 例1 两球a b在光滑水平面上沿同一直线 同一方向运动 ma 1kg mb 2kg va 6m s vb 2m s 当a追上b并发生碰撞后 两球a b速度的可能值是 a va 5m s vb 2 5m sb va 2m s vb 4m sc va 4m s vb 7m sd va 7m s vb 1 5m s 答案b 要点二碰撞解决碰撞问题往往需要用动量守恒定律结合能量守恒定律 两者结合是解决此类问题的方法 若是弹性碰撞 则利用动量守恒和机械能守恒定律结合解决问题 例2 如图所示 子弹水平射入放在光滑水平地面上静止的木块 子弹未穿透木块 此过程木块的动能增加了6j 那么此过程中产生的内能可能为 a 16jb 2jc 6jd 4j 答案a 精练题组 1 质量相等的a b两球在光滑水平面上沿同一直线 同一方向运动 a球的动量是7kg m s b球的动量是5kg m s a球追上b球发生碰撞 则碰撞后a b两球的动量可能值是 a pa 6kg m s pb 6kg m sb pa 3kg m s pb 9kg m sc pa 2kg m s pb 14kg m sd pa 4kg m s pb 17kg m s 答案a 2 现有甲 乙两滑块 质量分别为3m和m 以相同的速率v在光滑水平面上相向运动 发生了碰撞 已知碰撞后 甲滑块静止不动 那么这次碰撞是 a 弹性碰撞b 非弹性碰撞c 完全非弹性碰撞d 条件不足 无法确定 答案a 3 如图所示 质量相等的a b两个球 原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动 a球的速度是6m s b球的速度是 2m s 不久a b两球发生了对心碰撞 对于该碰撞之后的a b两球的速度可能值 某实验小组的同学们做了很多种猜测 下面的猜测结果一定无法实现的是 a va 2m s vb 6m sb va 2m s vb 2m sc va 1m s vb 3m sd va 3m s vb 7m s 答案d 4 在光滑的水平面上 有a b两球 其质量分别为ma mb 两球在t0时刻发生正碰 并且在碰撞过程中无机械能损失 两球在碰撞前后的速度图象如图所示 下列关系正确的是 a ma mbb ma mbc ma mbd 无法判断 答案b 5 如图所示 在光滑绝缘水平面上有两个带正电的小球 a球质量为m b球质量为2m 开始时 两球相距很远 今a球以初速度v0向b球接近 求当两球距离最近时 两球速度为多少 在此过程中电势能增加了多少 6 如图所示 两小车a b置于光滑水平面上 质量分别为m和2m 一轻质弹簧两端分别固定在两小车上 开始时弹簧处于拉伸状态 用手固定两小车 现在先释放小车b 当小车b的速度大小为3v时 再释放小车a 此时弹簧仍处于拉伸状态 当小车a的速度大小为v时 弹簧刚好恢复原长 自始至终弹簧都未超出弹性限度 求 1 弹簧刚恢复原长时 小车b的速度大小 2 两小车相距最近时 小车a的速度大小 3 求两小车相距最近时 弹簧弹性势能大小 解析 1 设弹簧刚恢复原长时 小车b速度为vb 以a b两车和弹簧为研究对象 小车b速度为3v开始到小车a速度为v过程 此系统动量守恒 列方程有 2m 3v 2m vb m v 解得vb 3 5v 基础过关 1 反冲运动 1 反冲 根据动量守恒定律 如果一个静止的物体在 的作用下分裂为两个部分 一部分向某个方向运动 另一部分必然向 的方向运动 2 反冲现象的应用及防止 应用 农田 园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时 一边喷水一边 可以自动改变喷水的方向 防止 用枪射击时 由于枪身的反冲会影响射击的 所以用步枪射击时要把枪身抵在 以减少反冲的影响 考点四反冲运动火箭 b 内力 相反 旋转 准确性 肩部 2 火箭 1 火箭的原理火箭的工作原理是 运动 其反冲过程 守恒 它靠向后喷出的气流的反冲作用而获得 的速度 2 影响火箭获得速度大小的因素 喷气速度 现代液体燃料火箭的喷气速度约为 m s 火箭的质量比 指火箭起飞时的质量与 之比 决定于火箭的结构和材料 现代火箭的质量比一般小于 喷气速度 质量比 火箭获得的速度 反冲 动量 2000 4000 火箭除燃料外的箭体 质量 10 越大 越大 越大 向前 答案d 2 一炮弹以一定倾角斜向上发射达到最高点时 爆炸成两块 其中一块沿原方向运动 则另一块 a 一定沿原来相反的方向运动b 一定沿原来相同的方向运动c 可能做自由落体运动d 可能做竖直上抛运动解析炮弹在最高点时有水平速度 爆炸前总动量向前 因为爆炸前后总动量守恒 爆炸后只知道一部分动量向前 不能确定另一部分动量方向 向前 向后 零都有可能 答案c 要点突破 要点一反冲运动的特点1 物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动 2 反冲运动中 相互作用力一般较大 通常可用动量守恒定律处理 3 反冲运动中 由于有其他形式的能转化为机械能 系统总动能一般会增加 例1 如图所示 具有一定质量的小球a固定在轻杆一端 另一端挂在小车支架的o点 用手将小球拉至水平 此时小车静止于光滑水平面上 放手让小球摆下与b处固定的橡皮泥碰击后粘在一起 则在此过程中小车将 a 向右运动b 向左运动c 静止不动d 小球下摆时 车向左运动 碰撞后又静止 解析这是反冲运动 根据动量守恒定律可知 小球下落时速度向右 小车向右 小球静止 小车也静止 答案d 要点二火箭1 火箭的工作原理 反冲现象 2 多级火箭 能及时把空壳抛掉 使火箭的总质量减少 因而能够达到很高的速度 但火箭的级数不是越多越好 级数越多 构造越复杂 工作的可靠性越差 目前多级火箭一般都是三级火箭 例2 运送人造地球卫星