高考物理一轮复习 第十四章 动量守恒定律 波粒二象性 原子结构与原子核 第1讲 动量定理 动量守恒定律及其应用课件.ppt

第十四章动量守恒定律波粒二象性原子结构与原子核 第1讲描述运动的基本概念 一 动量 动量定理1 动量 1 定义 运动物体的质量和速度的乘积 2 表达式 p mv 3 矢标性 动量是矢量 其方向和速度方向相同 2 冲量 1 定义 力和力的作用时间的乘积 2 表达式 i ft 3 单位 n s 4 矢标性 冲量是矢量 它的方向由力的方向决定 3 动量定理 1 内容 物体在一个过程始末的动量变化量等于它在这个过程中所受力的冲量 2 表达式 p p f合t或mv mv f合t 3 意义 合外力的冲量是引起物体动量变化的原因 4 矢标性 矢量式 注意正方向的选取 二 动量守恒定律1 内容 如果一个系统不受外力 或者所受外力的矢量和为0 这个系统的总动量保持不变 2 表达式 m1v1 m2v2 m1v 1 m2v 2或p p 3 适用条件 1 理想守恒 系统不受外力或所受外力的合力为零 则系统动量守恒 2 近似守恒 系统受到的合力不为零 但当内力远大于外力时 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 提示 对系统总动量保持不变的三点提醒 1 系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等 不能误认为只是初 末两个状态的总动量相等 2 系统的总动量保持不变 但系统内每个物体的动量可能都在不断变化 3 系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和 总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变 考点二 考点三 考点一 考点四 考点一动量定理的理解和应用1 动量定理表明冲量既是使物体动量发生变化的原因 又是物体动量变化的量度 这里所说的冲量是物体所受合外力的冲量 或者说是物体所受各外力冲量的矢量和 2 动量定理的研究对象是一个质点 或可视为一个物体的系统 3 动量定理是过程定理 解题时必须明确过程及初末状态的动量 4 动量定理的表达式是矢量式 在一维情况下 各个矢量必须规定一个正方向 考点二 考点三 考点一 考点四 典例1蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳 翻滚并在空中做各种动作的运动项目 一个质量为60kg的运动员 从离水平网面3 2m高处自由下落 着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5 0m高处 已知运动员与网接触的时间为1 2s 若把这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理 求此力的大小和方向 g取10m s2 考点二 考点三 考点一 考点四 考点二 考点三 考点一 考点四 考点二 考点三 考点一 考点四 质量为m1 m2的两物体 分别受到不同的恒力f1 f2的作用 由静止开始运动 下列说法正确的是 d 考点二 考点三 考点一 考点四 考点二 考点三 考点一 考点四 考点二动量守恒定律的应用1 动量守恒定律的三个表达式 1 作用前后都运动的两个物体组成的系统m1v1 m2v2 m1v 1 m2v 2 2 原来静止的两物体 爆炸 反冲等 0 m1v1 m2v2 3 作用后两物体共速m1v1 m2v2 m1 m2 v 典例2如图所示 光滑水平轨道上放置长板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碰撞 求a与c发生碰撞后瞬间a的速度大小 考点二 考点三 考点一 考点四 解题思路 因碰撞时间极短 a与c碰撞过程动量守恒 设碰后瞬间a的速度为va c的速度为vc 以向右为正方向 由动量守恒定律得mav0 mava mcvc a与b在摩擦力作用下达到共同速度 设共同速度为vab 由动量守恒定律得mava mbv0 ma mb vab a与b达到共同速度后恰好不再与c碰撞 应满足vab vc 联立 式 代入数据得va 2m s 参考答案 2m s 考点二 考点三 考点一 考点四 归纳总结 应用动量守恒定律的解题步骤 1 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 2 进行受力分析 判断系统动量是否守恒 或某一方向上是否守恒 3 规定正方向 确定初末状态动量 4 由动量守恒定律列出方程 5 代入数据 求出结果 必要时讨论说明 考点二 考点三 考点一 考点四 一辆质量m1 3 0 103kg的小货车因故障停在车道上 后面一辆质量m2 1 5 103kg的轿车来不及刹车 直接撞入货车尾部失去动力 相撞后两车一起沿轿车运动方向滑行了s 6 75m停下 已知车轮与路面的动摩擦因数 0 6 求碰撞前轿车的速度大小 重力加速度g取10m s2 考点二 考点三 考点一 考点四 考点三碰撞模型的规律及应用1 碰撞现象满足动量守恒定律 机械能不增加 碰撞后各物体的速度要合理 2 弹性碰撞的规律两球发生弹性碰撞时满足动量守恒定律和机械能守恒定律 以质量为m1 速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例 则有 1 当两球质量相等时 v 1 0 v 2 v1 两球碰撞后交换速度 2 当质量大的球碰质量小的球时 v 1 0 v 2 0 碰撞后两球都向前运动 3 当质量小的球碰质量大的球时 v 10 碰撞后质量小的球被反弹回来 考点二 考点三 考点一 考点四 典例3 2015 新课标全国卷 如图 在足够长的光滑水平面上 物体a b c位于同一直线上 a位于b c之间 a的质量为m b c的质量都为m 三者均处于静止状态 现使a以某一速度向右运动 求m和m之间应满足什么条件 才能使a只与b c各发生一次碰撞 设物体间的碰撞都是弹性的 解题思路 a向右运动与c发生第一次碰撞 碰撞过程中 系统的动量守恒 机械能守恒 设速度方向向右为正 开始时a的速度为v0 第一次碰撞后c的速度为vc1 a的速度为va1 由动量守恒定律和机械能守恒定律得 考点二 考点三 考点一 考点四 考点二 考点三 考点一 考点四 考点二 考点三 考点一 考点四 考点二 考点三 考点一 考点四 考点二 考点三 考点一 考点四 考点四动量守恒和能量守恒的综合应用 考点二 考点三 考点一 考点四 典例4 2013 新课标全国卷 在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块a和b 两者相距为d 现给a一初速度 使a和b发生弹性正碰 碰撞时间极短 当两木块都停止运动后 相距仍然为d 已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为 b的质量为a的2倍 重力加速度大小为g 求a的初速度的大小 解题思路 设在发生碰撞前的瞬间 木块a的速度大小为v 在碰撞后的瞬间 a和b的速度分别为v1和v2 在碰撞过程中 由能量和动量守恒定律 得 考点二 考点三 考点一 考点四 考点二 考点三 考点一 考点四 考点二 考点三 考点一 考点四 归纳总结 利用动量和能量的观点解题技巧 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 动能定理都只针对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 考点二 考点三 考点一 考点四 如图 a b c三个木块的质量均为m 置于光滑的水平桌面上 b c之间有一轻质弹簧 弹簧的两端与木块接触而不栓连 将弹簧压紧到不能再压缩时用细线 细线未画出 把b和c紧连 使弹簧不能伸展 以至于b c可视为一个整体 现a以初速度v0沿b c的连线方向朝b运动 与b相碰并粘合在一起 然后细线突然断开 弹簧伸展 从而使c与a b分离 已知c离开弹簧后的速度恰为v0 求弹簧释放的势能 考点二 考点三 考点一 考点四 验证动量守恒定律在一维碰撞中 测出相碰的两物体的质量m1和m2及碰撞前 后物体的速度v1 v2及v 1 v 2 找出碰撞前的动量p m1v1 m2v2及碰撞后的动量p m1v 1 m2v 2 比较碰撞前 后动量是否守恒 典例如图所示 用 碰撞实验器 可以验证动量守恒定律 即研究两个小球在轨道水平部分碰撞前后的动量关系 1 实验中 直接测定小球碰撞前后的速度是不容易的 但是 可以通过仅测量 填选项前的符号 间接地解决这个问题 a 小球开始释放高度hb 小球抛出点距地面的高度hc 小球做平抛运动的射程 2 图中o点是小球抛出点在地面上的垂直投影 实验时 先让入射球m1多次从斜轨上s处由静止释放 找到其平均落地点的位置p 测量平抛射程op 然后 把被碰小球m2静置于轨道的水平部分 再将入射球m1从斜轨上s处由静止释放 与小球m2相碰 并多次重复 接下来要完成的必要步骤是 填选项前的符号 a 用天平测量两个小球的质量m1 m2b 测量小球m1开始释放高度hc 测量抛出点距地面的高度hd 分别找到m1 m2相碰后平均落地点的位置m ne 测量平抛射程om on 3 若两球相碰前后的动量守恒 其表达式可表示为 用 2 中测量的量表示 若碰撞是弹性碰撞 那么还应满足的表达式为 用 2 中测量的量表示 参考答案 1 c 2 ade 3 m1 om m2 on m1 opm1 om2 m2 on2 m1 op2 2014 新课标全国卷 现利用图 a 所示的装置验证动量守恒定律 在图 a 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