高考物理总复习 第14章 动量守恒定律及其应用课件 新人教版.ppt

第十四章动量守恒定律及其应用 知识点一动量 动量守恒守律1 动量 1 定义 运动物体的质量和的乘积 通常用p来表示 2 表达式 p 3 单位 kg m s 4 标矢性 动量是矢量 其方向和方向相同 速度 mv 速度 2 动量守恒定律 1 内容 如果一个系统 或时 这个系统的总动量就保持不变 2 表达式 p p 系统相互作用前等于相互作用后的 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 相互作用的两个物体组成的系统 作用前的等于作用后的 p1 p2 相互作用的两个物体动量的增量 不受外力 所受合外力为零 总动量 总动量 动量之和 动量之和 等大反向 p 0 系统总动量的增量为 3 成立条件 理想守恒 系统不受外力或所受外力的 则系统动量守恒 近似守恒 系统受到外力的合力不为零 但当内力外力时 系统的动量可看成近似守恒 分方向守恒 当某个方向上 在该方向上动量守恒 零 合力为零 远大于 合外力为零 1 动量 动能 动量变化量的比较 2 动量守恒定律的特点 1 如图所示 一个质量为0 18kg的垒球 以25m s的水平速度向左飞向球棒 被球棒打击后反向水平飞回 速度大小变为45m s 则这一过程中动量的变化量为 a 大小为3 6kg m s 方向向左b 大小为3 6kg m s 方向向右c 大小为12 6kg m s 方向向左d 大小为12 6kg m s 方向向右 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 故d正确 答案 d 知识点二碰撞 反冲和爆炸1 碰撞 1 概念 碰撞是指物体间的相互作用持续时间很短 而物体间相互作用力很大的现象 2 特点 在碰撞现象中 一般都满足内力外力 可认为系统的动量守恒 远大于 2 反冲和爆炸 1 反冲现象原来系统内物体具有相同的 发生相互作用后 系统因各部分的速度不再相同而的现象 2 爆炸问题物体间的相互作用力很大 且远大于系统所受的外力 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 速度 向相反方向运动 守恒 1 碰撞现象满足的规律 1 动量守恒 2 机械能不增加 3 速度要合理 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 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 2 对反冲现象的三点说明 1 系统内的不同部分在强大内力作用下向相反方向运动 通常用动量守恒来处理 2 反冲运动中 由于有其他形式的能转变为机械能 所以系统的总机械能增加 3 反冲运动中平均动量守恒 3 爆炸现象的三个规律 1 动量守恒 由于爆炸是在极短的时间内完成的 爆炸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 2 一炮舰在湖面上匀速行驶 突然从船头和船尾同时向前和向后发射一发炮弹 设两炮弹质量相同 相对于地面的速率相同 牵引力 阻力均不变 则船的动量和速度的变化是 a 动量不变 速度增大b 动量变小 速度不变c 动量增大 速度增大d 动量增大 速度减小 解析 炮舰具有一向前的动量 在发射炮弹过程中动量守恒 由于两发炮弹的总动量为零 因而船的动量不变 又因为船发射炮弹后质量变小 因此船的速度增大 答案 a 知识点三实验 验证动量守恒定律1 实验原理在一维碰撞中 测出两物体的质量m1 m2和碰撞前后物体的速度v1 v2 v1 v2 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 实验器材方案一 气垫导轨 光电计时器 天平 滑块 两个 重物 弹簧片 细绳 弹性碰撞架 胶布 撞针 橡皮泥 方案二 带细线的摆球 两套 铁架台 天平 量角器 坐标纸 胶布等 方案三 光滑长木板 打点计时器 纸带 小车 两个 天平 撞针 橡皮泥 1 实验时应注意的几个问题 1 前提条件 碰撞的两物体应保证 水平 和 正碰 2 方案提醒 若利用气垫导轨进行实验 调整气垫导轨时 注意利用水平仪确保导轨水平 若利用摆球进行实验 两小球静放时球心应在同一水平线上 且刚好接触 摆线竖直 将小球拉起后 两条摆线应在同一竖直平面内 若利用长木板进行实验 可在长木板下垫一小木片用以平衡摩擦力 若利用斜槽进行实验 入射球质量要大于被碰球质量 即 m1 m2 防止碰后m1被反弹 3 探究结论 寻找的不变量必须在各种碰撞情况下都不改变 2 对实验误差的分析 1 系统误差 主要来源于装置本身是否符合要求 即 碰撞是否为一维碰撞 实验是否满足动量守恒的条件 如气垫导轨是否水平 两球是否等大 长木板实验是否平衡掉摩擦力等 2 偶然误差 主要来源于质量m和速度v的测量 3 减小误差的措施 设计方案时应保证碰撞为一维碰撞 且尽量满足动量守恒的条件 采取多次测量求平均值的方法减小偶然误差 3 在 验证动量守恒定律 的实验中 装置如图所示 a球为入射小球 b球为被碰小球 以下说法正确的是 a 入射小球的质量m1大于被碰小球的质量m2b 入射小球的半径r1大于被碰小球的半径r2c 入射小球每次都必须从斜槽上的同一位置由静止释放d 斜槽末端的切线必须水平 小球放在斜槽末端处应能静止 解析 为使碰撞后两球均向前运动 入射小球质量大于被碰小球质量 a正确 为使两球碰后速度均沿水平方向 两球半径均相同 且斜槽末端切线水平 b错误 d正确 答案 acd 2012 山东高考 光滑水平轨道上有三个木块a b c 质量分别为ma 3m mb mc m 开始时b c均静止 a以初速度v0向右运动 a与b碰撞后分开 b又与c发生碰撞并粘在一起 此后a与b间的距离保持不变 求b与c碰撞前b的速度大小 解析 设a与b碰撞后 a的速度为va b与c碰撞前b的速度为vb b与c碰撞后粘在一起的速度为v 由动量守恒定律得对a b木块 mav0 mava mbvb 对b c木块 mbvb mb mc v 由a与b间的距离保持不变可知 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 变式训练 1 2012 福建高考 如图所示 质量为m的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶 一质量为m的救生员站在船尾 相对小船静止 若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中 则救生员跃出后小船的速率为 答案 c 8分 2011 新课标全国高考 如图所示 a b c三个木块的质量均为m 置于光滑的水平面上 b c之间有一轻质弹簧 弹簧的两端与木块接触而不固连 将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把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v0沿b c的连线方向朝b运动 与b相碰并粘合在一起 以后细线突然断开 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 设碰后a b和c的共同速度大小为v 由动量守恒定律得 3mv mv0 2分 设c离开弹簧时 a b的速度大小为v1 由动量守恒定律得 3mv 2mv1 mv0 2分 解决多物体系统动量守恒问题的技巧1 灵活选取系统的构成 根据题目的特点可选取其中动量守恒或能量守恒的几个物体为研究对象 不一定选所有的物体为研究对象 2 灵活选取物理过程 在综合题目中 物体运动常有几个不同过程 根据题目的已知 未知灵活地选取物理过程来研究 列方程前要注意鉴别判断所选过程动量 机械能的守恒情况 变式训练 2 2012 大纲全国高考 如图 大小相同的摆球a和b的质量分别为m和3m 摆长相同 并排悬挂 平衡时两球刚好接触 现将摆球a向左拉开一小角度后释放 若两球的碰撞是弹性的 下列判断正确的是 a 第一次碰撞后的瞬间 两球的速度大小相等b 第一次碰撞后的瞬间 两球的动量大小相等c 第一次碰撞后 两球的最大摆角不相同d 发生第二次碰撞时 两球在各自的平衡位置 答案 ad 气垫导轨是常用的一种实验仪器 它是利用气泵使带孔的导轨与滑块之间形成气垫 使滑块悬浮在导轨上 滑块在导轨上的运动可视为无摩擦的 我们可以用带竖直挡板c和d的气垫导轨以及滑块a和b来探究碰撞中不变量 如图所示 实验步骤如下 a 用天平分别测出滑块a b的质量ma mb b 调整气垫导轨 使导轨处于水平 c 在a和b间放入一个被压缩的轻弹簧 用电动卡销锁定 静止放置在气垫导轨上 d 用刻度尺测出滑块a的左端至挡板c的距离l1 e 按下电钮放开卡销 同时使分别记录滑块a b运动时间的计时器开始工作 当a b滑块分别碰撞c d挡板时停止计时 记下滑块a b分别到达挡板c d的运动时间t1和t2 1 实验中还应测量的物理量是 2 利用上述测量的实验数据 得出关系式 成立 即可得出碰撞中守恒的量是mv的动量和 上式中算得的a b两滑块的动量大小并不完全相等 产生误差的原因是 产生误差的原因有 测量距离 测量时间不准确 由于气垫导轨不水平等造成误差 变式训练 3 在验证动量守恒定律的实验中 实验装置的示意图如图所示 实验中 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 小球所受阻力越小 入射小球速度越小 误差越小b 释