【优化方案】高考物理总复习 第6章第二节 动量守恒定律及其应用课件 大纲版.ppt

第二节动量守恒定律及其应用 第二节动量守恒定律及其应用 基础知识梳理 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 基础知识梳理 一 动量守恒定律1 内容 一个系统 或者所受外力之和 这个系统的总动量保持不变 2 数学表达式 1 p p 系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p 2 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 相互作用的两个物体组成的系统 作用前动量之和等于作用后动量之和 不受外力 为零 3 p1 p2 相互作用的两个物体组成的系统 两物体动量增量大小 方向 4 p 0 系统总动量前后差为零 3 适用条件 1 系统不受 或所受合力 时 系统动量守恒 2 系统所受的外力不为零 但当内力远大于外力时 系统动量近似守恒 如碰撞问题中的摩擦力 爆炸过程中的重力等 外力比起相互作用的内力来小得多 可以忽略不计 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 则系统在该方向上动量守恒 相等 相反 外力 为零 二 碰撞和反冲现象1 碰撞 1 特点 在碰撞现象中 一般都满足 可以认为相互碰撞的系统 守恒 2 分类 弹性碰撞 若总动能损失很小 可以忽略不计 此碰撞为弹性碰撞 完全非弹性碰撞 若两物体碰后粘合在一起 这种碰撞损失动能 此碰撞称为完全非弹性碰撞 内力远大于 外力 动量 最多 2 反冲现象在系统内力作用下 系统内一部分物体向某方向发生动量变化时 系统内其余部分物体向相反的方向发生动量变化的现象 课堂互动讲练 一 动量守恒的 四性 及解题基本步骤1 动量守恒的 四性 1 矢量性 动量守恒方程是一个矢量方程 对于作用前后物体的运动方向都在同一直线上的问题 应选取统一的正方向 凡是与选取正方向相同的动量为正 相反为负 若方向未知 可设为与正方向相同列动量守恒方程 通过解得结果的正负 判定未知量的方向 2 瞬时性 动量是一个瞬时量 动量守恒指的是系统任一瞬时的动量恒定 列方程m1v1 m2v2 m1v 1 m2v 2时 等号左侧是作用前同一时刻各物体动量的矢量和 等号右侧是作用后同一时刻各物体动量的矢量和 不同时刻的动量不能相加 3 同一性 由于动量大小与参考系的选取有关 因此应用动量守恒定律时 应注意各物体的速度必须是相对同一参考系的速度 一般以地面为参考系 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 解题的基本步骤 特别提醒 分析物理现象不但要明确研究对象 而且要明确研究的是哪一段过程 碰撞过程的初状态是刚开始发生相互作用的状态 此时的动量为碰撞前的动量 末状态是相互作用刚结束时的状态 此时的动量为碰撞后的动量 1 2011年北京六校联合调研 在气垫导轨上 一个质量为600g的滑块以0 2m s的速度与另一个质量为m 400g 速度为0 3m s的滑块迎面相撞 碰撞后两个滑块并在一起 则此过程中损失的机械能为 j 解析 两滑块组成的系统在碰撞过程中动量守恒 选v1 0 2m s方向为正 由动量守恒得 m1v1 m2v2 m1 m2 v 所以损失的机械能为 答案 0 03 二 碰撞 爆炸及反冲现象的特点分析1 碰撞 1 碰撞的特点 时间极短 内力远大于外力 碰撞过程中位移变化忽略不计 2 碰撞中的能量变化 弹性碰撞 动量守恒 机械能守恒 非弹性碰撞 动量守恒 动能有损失 转化为系统的内能 完全非弹性碰撞 动量守恒 动能损失最大 碰后两物体粘合在一起 速度相同 3 判断一个碰撞过程是否存在的依据 动量守恒 机械能不增加 2 爆炸特点 1 内力远大于外力 动量守恒 2 由其他形式的能转化为动能 系统动能会增加 3 反冲 1 特点 在系统内力作用下 系统一部分物体向某方向发生动量变化时 系统内其余部分向相反方向发生动量变化 2 实例 喷气式飞机 火箭等 2 如图6 2 1所示 一个质量为60kg的人站在质量为300kg 长为5m的小船右端 开始时小船处于静止状态 小船的左端靠在岸边 当他向左走到船的左端时 不计船与水之间的阻力 船左端离岸的距离为 图6 2 1 经典题型探究 1 物块在车面上滑行的时间t 2 要使物块不从小车右端滑出 物块滑上小车左端的速度v0 不超过多少 思路点拨 物块不从小车右端滑出的临界条件是 物块滑到小车右端时 两者速度相等 图6 2 2 解析 1 设物块与小车共同速度为v 以水平向右为正方向 根据动量守恒定律有m2v0 m1 m2 v设物块与车面间的滑动摩擦力为ff 对物块应用动量定理有 fft m2v m2v0又ff m2g代入数据得t 0 24s 2 要使物块恰好不从车面右端滑出 须使物块到车面最右端时与小车有共同的速度 设其为v 则m2v0 m1 m2 v 由功能关系有代入数据解得v0 5m s 故要使物块不从小车右端滑出 物块滑上小车左端的速度v0 不超过5m s 答案 1 0 24s 2 5m s 规律总结 处理动量守恒定律中的临界问题要抓住以下两点 1 寻找临界状态题设情景中看是否有相互作用的两物体相距最近 避免相碰和物体开始反向运动等临界状态 2 挖掘临界条件在与动量相关的临界问题中 临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系 即速度相等或位移相等 正确把握以上两点是求解这类问题的关键 变式训练1如图6 2 3所示 甲车质量m1 20kg 车上有质量m 50kg的人 甲车 连同车上的人 以v 3m s的速度向右滑行 此时质量m2 50kg的乙车正以v0 1 8m s的 图6 2 3 速度迎面滑来 为了避免两车相撞 当两车相距适当距离时 人从甲车跳到乙车上 求人跳出甲车的水平速度 相对地面 应当在什么范围内才能避免两车相撞 不计地面和小车间的摩擦 设乙车足够长 取g 10m s2 解析 以人 甲车 乙车组成系统 由动量守恒得 m1 m v m2v0 m1 m2 m v 解得 v 1m s 以人与甲车组成系统 人跳离甲车过程动量守恒 得 m1 m v m1v mu 解得u 3 8m s 因此 只要人跳离甲车的速度u 3 8m s 就可避免两车相撞 答案 大于等于3 8m s 2010年高考大纲全国卷 小球a和b的质量分别为ma和mb 且ma mb 在某高度处将a和b先后从静止释放 小球a与水平地面碰撞后向上弹回 在释放处下方与释放处距离为h的地方恰好与正在下落的小球b发生正碰 设所有碰撞都是弹性的 碰撞时间极短 求小球a b碰撞后b上升的最大高度 解析 根据题意 由运动学规律可知 小球a与b碰撞前的速度大小相等 设均为v0 由机械能守恒有设小球a与b碰撞后的速度分别为v1和v2 以竖直向上方向为正 由动量守恒有mav0 mb v0 mav1 mbv2 由于两球碰撞过程中能量守恒 故 方法总结 本题考查了动量守恒和运动学的有关知识 解答本题要注意两小球碰撞过程中动量守恒 能量也守恒 变式训练2如图6 2 4所示 半径和动能都相等的两个小球相向而行 甲球质量m甲大于乙球质量m乙 水平面是光滑的 两球做对心碰撞后的运动情况可能是下述哪些情况 a 甲球速度为零 乙球速度不为零b 两球速度都不为零c 乙球速度为零 甲球速度不为零d 两球都以各自原来的速率反向运动 图6 2 4 爆炸与反冲规律的应用 满分样板16分 如图6 2 5所示 质量相等的木块a b间夹有一小块炸药 放在一段粗糙程度相同的水平地面 题型三 图6 2 5 点滑出 当a b停止运动时立即让炸药爆炸 则木块a最终静止在q点 图中未标出 已知o p两点间的距离为s 炸药的质量可以忽略不计 爆炸时间很短可以忽略不计 爆炸释放的化学能全部转化为木块的动能 求木块a从o运动到q所用的时间 思路点拨 解答本题时应把握以下三点 1 爆炸瞬间动量守恒 机械能增加 能量守恒 2 a b一起滑动 可用动能定理列式 3 第二次滑动 因求时间 可结合牛顿第二定律 运动学公式分析求解 解题样板设木块的质量均为m 与地面间的动摩擦因数为 炸药爆炸释放的化学能为e0 第一次滑动过程中 从o滑到p 对a b据动能定理 第二次滑动过程中 从o滑出到减速为零 对a b据牛顿第二定律得 2mg 2ma1 又v0 a1t1 2分 炸药爆炸时木块a b系统动量守恒 mva mvb 0 2分 由能量守恒 2分 爆炸后a以速度va减速前进 最后停在q点 对a据牛顿第二定律 mg ma2 又va a2t2 2分 解以上各式得 2分 规律总结 1 求解爆炸或反冲问题的关键是明确题设条件或描述的物理情境 一般地爆炸或反冲是在系统内力作用下的运动 而内力远大于所受外力时 可认为其动量守恒 2 在应用过程中还要注意与动能定理 能量守恒定律的结合 另外还应结合牛顿第二定律以及运动学公式进行分析求解 变式训练3如图6