高中物理 第一章 碰撞与动量守恒章末整合课件 粤教版选修35.ppt

章末整合 高中物理 选修3 5 粤教版 一 动量定理及应用1 内容 物体所受合外力的冲量等于物体动量的改变量 2 公式 ft mv2 mv1 它为一矢量式 在一维情况时可变为代数式运算 3 研究对象是质点 它说明的是外力对时间的积累效应 应用动量定理分析或解题时 只考虑物体的初 末状态的动量 而不必考虑中间的运动过程 4 解题思路 1 确定研究对象 进行受力分析 2 确定初 末状态的动量mv1和mv2 要先规定正方向 以便确定动量的正 负 还要把v1和v2换成相对于同一惯性参考系的速度 3 利用ft mv2 mv1列方程求解 例1 质量为0 2kg的小球竖直向下以6m s的速度落至水平地面 再以4m s的速度反向弹回 取竖直向上为正方向 则小球与地面碰撞前 后的动量变化为 kg m s 若小球与地面的作用时间为0 2s 则小球受到地面的平均作用力大小为 n 取g 10m s2 答案212 二 多过程问题中的动量守恒1 合理选择系统 由哪些物体组成 和过程 分析系统所受的外力 看是否满足动量守恒的条件 分析物体所经历的过程时 注意是否每个过程都满足动量守恒 2 合理选择初 末状态 选定正方向 根据动量守恒定律列方程 例2 2013 山东高考 如图1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碰撞 求a与c发生碰撞后瞬间a的速度大小 图1 答案2m s解析长木板a与滑块c处于光滑水平轨道上 两者碰撞时间极短 碰撞过程中滑块b与长木板a间的摩擦力可以忽略不计 长木板a与滑块c组成的系统 在碰撞过程中动量守恒 则mav0 mava mcvc两者碰撞后 长木板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 v长木板a和滑块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 例3 两块厚度相同的木块a和b 紧靠着放在光滑的水平面上 其质量分别为ma 0 5kg mb 0 3kg 它们的下底面光滑 上表面粗糙 另有一质量mc 0 1kg的滑块c 可视为质点 以vc 25m s的速度恰好水平地滑到a的上表面 如图2所示 由于摩擦 滑块最后停在木块b上 b和c的共同速度为3 0m s 求 1 当c在a上表面滑动时 c和a组成的系统动量是否守恒 c a b三个物体组成的系统动量是否守恒 图2 2 当c在b上表面滑动时 c和b组成的系统动量是否守恒 c刚滑上b时的速度vc 是多大 答案 1 不守恒守恒 2 守恒4 2m s解析 1 当c在a上表面滑动时 由于b对a有作用力 c和a组成的系统动量不守恒 对于c a b三个物体组成的系统 所受外力的合力为零 动量守恒 2 当c在b上表面滑动时 c和b发生相互作用 系统不受外力作用 动量守恒 由动量守恒定律得 mcvc mbva mb mc vbc a b c三个物体组成的系统 动量始终守恒 从c滑上a的上表面到c滑离a 由动量守恒定律得 mcvc mcvc ma mb va 由以上两式联立解得vc 4 2m s va 2 6m s 三 动量和能量综合问题分析1 动量定理和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 动量守恒及机械能守恒都有条件 注意某些过程动量守恒 但机械能不守恒 某些过程机械能守恒 但动量不守恒 某些过程动量和机械能都守恒 但机械能不守恒的过程 能量仍守恒 3 当两物体相互作用后具有相同速度时 相互作用过程损失的机械能最多 例4 2014 新课标全国卷 如图3所示 质量分别为ma mb的两个弹性小球a b静止在空中 b球距地面的高度h 0 8m a球在b球的正上方 先将b球释放 经过一段时间后再将a球释放 当a球下落t 0 3s时 刚好与b球在地面上方的p点处相碰 碰撞时间极短 碰后瞬间a球的速度恰为零 已知mb 3ma 重力加速度大小g取10m s2 忽略空气阻力及碰撞中的动能损失 求 1 b球第一次到达地面时的速度大小 2 p点距离地面的高度 图3 答案 1 4m s 2 0 75m将h 0 8m代入上式 得vb 4m s 2 设两球相碰前后 a球的速度大小分别为v1和v 1 v 1 0 b球的速度分别为v2和v 2 由运动学规律可得v1 gt 由于碰撞时间极短 重力的作用可以忽略 两球相碰前 后的动量守恒 总动能保持不变 规定向下的方向为正 有mav1 mbv2 mbv 2 例5 2014 广东卷 图4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 图4 1 若