高三物理总复习 14.1动量守恒定律及其应用课件 鲁科版.ppt

第一节动量守恒定律及其应用 基础知识梳理 一 动量1 定义 物体的 与 的乘积 2 表达式 p 单位 3 动量的三性 1 矢量性 方向与 方向相同 2 瞬时性 动量是描述物体运动状态的量 是针对某一 而言的 3 相对性 大小与参考系的选取有关 通常情况是指相对 的动量 质量 速度 mv kg m s 速度 时刻 地面 末动量 初动量 二 动量守恒定律1 内容 一个系统 或者 这个系统的总动量保持不变 2 动量守恒定律的适用条件 1 系统不受 或系统所受外力之和 2 系统所受的外力之和虽不为零 但比系统内力 如碰撞问题中的摩擦力 爆炸过程中的重力等外力比相互作用的内力小得多 可以忽略不计 不受外力 所受合外力为零 外力 为零 小得多 3 系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零 或外力远小于内力 则系统该方向 3 表达式 1 p p 或p1 p2 p1 p2 系统相互作用前总动量p 相互作用后总动量p 2 p1 p2相互作用的两个物体组成的系统 一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小 方向 3 p 0系统总动量增量 动量守恒 等于 相等 相反 为零 三 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 可认为相互碰撞的系统动量 3 分类 1 弹性碰撞 碰撞过程中机械能 即碰撞前后系统总动能相等 2 非弹性碰撞 碰撞过程中机械能 即碰撞后的机械能 碰撞前的机械能 3 完全非弹性碰撞 碰撞后物体 具有 的速度 这种碰撞系统动能损失 远大于 守恒 守恒 不守恒 小于 合为一体 相同 最大 四 爆炸现象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 所以在爆炸过程中 系统的总动量 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 外力 守恒 增加 3 位置不变爆炸和碰撞的时间极短 因而作用过程中 物体产生的位移很小 一般可忽略不计 可以认为爆炸或碰撞后仍然从爆炸或碰撞前的位置以新的动量开始运动 五 反冲现象1 物体的不同部分在内力作用下向 方向运动 2 反冲运动中 相互作用力一般较大 通常可以用动量守恒定律来处理 3 反冲运动中 由于有其他形式的能转变为机械能 所以系统的总动能 相反 增加 课堂互动讲练 一 动量 动能 动量变化量的比较 即时应用1 下列说法中正确的是 a 物体的动量变化 其速度大小一定变化b 物体的动量变化 其速度方向一定变化c 物体的速度变化 其动量大小一定变化d 物体的速率变化 其动量一定变化 解析 选d 由p mv可知 物体的动量与质量的大小 速度的大小 速率 和方向三个因素有关 只要其中一个因素变化或它们都变化 p就变化 动能是标量 只有速度的大小发生变化动能才变化 故选项d正确 二 动量守恒定律的理解及应用1 几种常见表述及表达式 1 p p 系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p 2 p 0 系统总动量不变 3 p1 p2 相互作用的两物体组成的系统 两物体动量增量大小相等 方向相反 其中 1 的形式最常用 具体到实际应用时又有以下常见三种形式 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 适用于作用前后都运动的两个物体组成的系统 0 m1v1 m2v2 适用于原来静止的两个物体组成的系统 比如爆炸 反冲等 两者速率及位移大小与各自质量成反比 m1v1 m2v2 m1 m2 v 适用于两物体作用后结合为一体或具有相同速度的情况 完全非弹性碰撞 2 动量守恒定律的 五性 1 矢量性 速度 动量均是矢量 因此列式时 要规定正方向 2 相对性 动量守恒定律方程中的动量必须是相对于同一惯性参考系 3 系统性 动量守恒是针对满足守恒条件的系统而言的 系统改变 动量不一定守恒 4 同时性 动量守恒方程等号左侧表示的是作用前同一时刻的总动量 右侧则表示作用后同一时刻的总动量 5 普适性 动量守恒定律不仅适用于低速宏观物体组成的系统 而且适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统 3 应用动量守恒定律的解题步骤 1 确定相互作用的系统为研究对象 2 分析研究对象所受的外力 3 判断系统是否符合动量守恒条件 4 规定正方向 确定初 末状态动量的正 负号 5 根据动量守恒定律列式求解 即时应用2 2009年高考福建理综卷 一炮艇总质量为m 以速度v0匀速行驶 从船上以相对海岸的水平速度v沿前进方向射出一质量为m的炮弹 发射炮弹后艇的速度为v 若不计水的阻力 则下列各关系中正确的是 a mv0 m m v mvb mv0 m m v m v v0 c mv0 m m v m v v d mv0 mv mv 解析 选a 动量守恒定律必须相对于同一参考系 本题中的各个速度都是相对于地面的 不需要转换 发射炮弹前系统的总动量为mv0 发射炮弹后 炮弹的动量为mv 船的动量为 m m v 所以动量守恒定律的表达式为mv0 m m v mv 正确选项为a 三 碰撞及反冲现象的特点分析1 碰撞现象 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 弹性碰撞的规律两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒 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 即时应用3 2011年安徽巢湖模拟 如图14 1 1所示 光滑水平面上有大小相同的a b两球在同一直线上运动 两球质量关系为mb 2ma 规定向右为正方向 a b两球的动量均为6kg m s 运动中两球发生碰撞 碰撞后a球的动量增量为 4kg m s 则 图14 1 1 a 左方是a球 碰撞后a b两球速度大小之比为2 5b 左方是a球 碰撞后a b两球速度大小之比为1 10c 右方是a球 碰撞后a b两球速度大小之比为2 5d 右方是a球 碰撞后a b两球速度大小之比为1 10 解析 选a 由两球的动量都是6kg m s可知 运动方向都向右 且能够相碰 说明左方是质量小速度大的小球 故左方是a球 碰后a球的动量减少了4kg m s 即a球的动量为2kg m s 由动量守恒定律得b球的动量为10kg m s 故可得其速度比为2 5 故选项a是正确的 经典题型探究 2011年宁德质检 小孩和大人一起在水平冰面上以3m s的速度向右匀速滑行 两人突然互推了一下 结果小孩以2m s的速度向左滑行 已知小孩的质量为30kg 大人的质量为60kg 则互推后大人的速度变为 a 5 5m sb 4 5m sc 3 5m sd 2 5m s 解析 设向右为正方向 根据动量守恒 m1 m2 v0 m1v1 m2v2 带入数字可得v2 5 5m s 答案 a 规律总结 应用动量守恒定律解题只需抓住始末状态 无需考虑过程细节 应用动量守恒定律的关键是正确地选择系统和过程 并判断是否满足动量守恒的条件 甲 乙两球在水平光滑轨道上向同方向运动 已知它们的动量分别是p1 5kg m s p2 7kg m s 甲从后面追上乙并发生碰撞 碰后乙球的动量变为10kg m s 则两球的质量m1与m2间的关系可能是 a m1 m2b 2m1 m2c 4m1 m2d 6m1 m2 思路点拨 两球在碰撞过程中动量是否守恒 碰撞过程中机械能会不会增加 碰撞后前面球的速度与后面球的速度有什么关系 解析 甲 乙两球在碰撞过程中动量守恒 所以有p1 p2 p1 p2 可得p1 p1 p2 p2 2kg m s 由于在碰撞过程中不可能有其他形式的能量转化为机械能 只能是系统内物体间的机械能相互转化或一部分机械能转化为内能 因此系统的机械能不会增加 答案 c 规律总结 在处理碰撞问题时 通常要抓住三个基本原则 碰撞过