【红对勾】高考物理 动量守恒定律课件.ppt

新课标高考对本章的考查主要体现在动量 动量守恒定律及其应用 弹性碰撞和非弹性碰撞及验证动量守恒定律上 新课标对冲量和动量定理没有要求 强调了弹性碰撞和非弹性碰撞的知识 动量守恒定律显得更为突出 由于动量守恒定律研究对象是相互作用的物体所构成的系统 因此在高考中所涉及的物理情境往往较为复杂 由于新课标高考模式和考查方法的变化 动量作为选修内容 要求会降低 题目的难度不会太大 特别是动量与能量的综合题将不会出现 即使出现难度也会大大降低 但动量与带电粒子在电场和磁场中的运动 天体运动 核反应等知识联系起来综合考查将会是命题的热点 因此在复习时要加强碰撞类问题的研究及动量守恒定律应用的综合训练 1 由于本章试题的思考和解题思路与牛顿运动定律不同 因此难度相对较大 而且近年来高考命题思路由 知识立意 逐步转向 能力立意 越来越重视与现代技术和实际问题的联系 所以在能力要求上注意对理解能力 实际问题抽象简化的能力 应用数学知识的能力和综合分析应用能力的考查 2 解答本章物理问题的思维方法 1 一般是确定好初 末状态 2 找出状态参量 即速度值及其方向 3 列方程求解 3 本章应重点掌握动量 冲量两个概念的物理意义 熟练掌握重要规律 动量守恒定律 明确动量的方向性及动量守恒条件 4 在解题中 凡需要求速度 相互作用的系统又符合动量守恒条件应首选动量守恒定律求解 凡涉及碰撞 反冲 爆炸 打击类问题 应考虑应用动量守恒定律 课时1动量守恒定律 知识点一动量 知识回顾 1 定义 运动物体的质量和的乘积叫做物体的动量 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 要点深化 1 动量的理解 1 矢量性 遵从平行四边形定则 可分解 可合成 2 瞬时性 动量定义中的速度即瞬时速度 计算物体的动量一定要明确是哪一时刻或哪一位置的动量 所以动量是状态量 3 相对性 由于物体的运动速度与参考系的选取有关 故物体的动量也与参考系的选取有关 通常情况下以地面为参考系 即物体相对地面的动量 2 动量的变化及其计算动量的变化即物体某一运动过程中的末动量减去初动量 也常说为动量的增量 其计算方法 1 若初 末动量均在一条直线上 首先以某一动量的方向为正方向 则该动量为正值 另一动量若与该动量同向 则其为正值 否则为负值 这样就将一维情况下的矢量运算转化为代数运算 即 p p2 p1 若 p 0 则动量的变化 p与所选正方向同向 p 0 则动量的变化 p与所选正方向反向 2 应用动量定理 p ft求合外力为恒力情况下动量的增量 3 动量与动能的比较 图1 答案 8kg m s 方向水平向左 4kg m s 与竖直方向成30 角 知识点二动量守恒定律 知识回顾 1 内容 相互作用的物体组成的系统或时 这个系统的总动量就保持不变 这就是动量守恒定律 2 公式 m1v1 m2v2 不受外力 所受合 外力为零 m1v1 m2v2 3 动量守恒定律适用条件 1 不受外力或外力的合力为零 不是系统内每个物体所受的合外力为零 更不能认为系统处于平衡状态 2 近似适用条件 系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力 3 如果系统在某一方向上所受外力的合力为零 则在这一方向上动量守恒 要点深化 1 相互作用着的物体组成的物体系统叫做物体系 组成物体系的所有物体的动量的矢量和叫做物体系的总动量 物体系内物体间的相互作用力是内力 系统内的物体与系统外物体间的相互作用力是外力 外力作用可以影响物体系的总动量 系统内物体间的相互作用力虽然可以改变各物体的动量 但不能改变物体系的总动量 2 动量是矢量 动量守恒是指矢量的守恒 变化前的矢量和 公式左 等于变化后的矢量和 公式右 当公式中两个物体的动量及动量的变化都在一条直线上 那么可假定某一方向的动量为正 相反方向的动量则为负 上式的左 右部分都变成了代数和 上式即是代数式 3 动量守恒定律的不同表达形式及含义 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 p 0 系统总动量的增量等于零 3 p1 p2 两个物体组成的系统中 各自动量增量大小相等 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的三种形式 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在一起或具有共同速度的情况 基础自测 木块a和b用一根轻弹簧连接起来 放在光滑水平面上 a紧靠在墙壁上 在b上施加向左的水平力使弹簧压缩 如图2所示 当撤去外力后 下列说法中正确的是 图2 a a尚未离开墙壁前 a和b组成的系统动量守恒b a尚未离开墙壁前 a和b组成的系统动量不守恒c a离开墙壁后 a和b组成的系统动量守恒d a离开墙壁后 a和b组成的系统动量不守恒解析 动量守恒定律的适用条件是不受外力或所受合外力为零 a尚未离开墙壁前 a和b组成的系统受到墙壁对它们的作用力 不满足动量守恒条件 a离开墙壁后 系统所受合外力为零 动量守恒 答案 bc 知识点三动量守恒定律的应用 知识回顾 应用动量守恒定律的步骤 1 确定系统 确定系统由几个物体组成 并分析系统的 判断是否符合动量守恒条件 2 选取时刻 根据题设条件 选取有关的两个 或几个 瞬间 找出这两个 或几个 瞬间系统的总动量 受力情 况 3 规定方向 凡与规定的正方向一致的动量取 反向的动量取 4 列出方程 根据动量守恒定律 列出所选取两个时刻的动量守恒方程 并求出结果 正值 负值 要点深化 要注意动量守恒定律的矢量性 瞬时性 相对性 1 矢量性 动量是矢量 动量守恒是一个矢量方程 当相互作用前后的动量在一直线上时 规定一个正方向后 各个动量可用以正负号表示 并可用求代数和的方法计算作用前后的总动量 动量守恒定律也可以有分量式 系统在某个方向上不受外力 或所受外力的合力为零 系统在该方向上动量守恒 2 瞬时性 动量是一个瞬时量 动量守恒定律指的是系统任一瞬间的动量恒定 因此 列出的动量守恒定律表达式m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 其中v1 v2 都是作用前同一时刻的瞬时速度 v1 v2 都是作用后同一时刻的瞬时速度 只要系统满足动量守恒定律的条件 在相互作用过程的任何一个瞬间 系统的总动量都守恒 在具体问题中 可根据任何一个瞬间系统内各物体的动量 列出动量守恒表达式 3 相对性 动量 p mv 与参照系的选择有关 通常 以地面为参照系 因此 作用前后的速度都必须相对于地面 基础自测 如图3所示 在光滑水平面上静止着一倾角为 质量为m的斜面体b 现有一质量为m的物体a以初速度v0沿斜面上滑 若a刚好可到达b的顶端 且a b具有共同速度 若不计a b间的摩擦 求a滑到b的顶端时a的速度的大小 图3 解析 因为只有物体a具有竖直方向的加速度 故系统所受合外力不为零且沿竖直方向 但由于水平面光滑 系统在水平方向上不受外力 故系统在水平方向的动量守恒 根据动量守恒定律有mv0cos m m v 题型一对动量的理解 例1 分别用带有箭头的线段表示某个质点的初动量p 末动量p 动量的变化量 p 其中线段长短表示大小 箭头指向表示矢量方向 下列几组中一定不正确的是 解析 由于初动量与末动量在一条直线上 规定末动量的方向为正方向 则初动量与末动量同向取正 反向取负 将矢量差运算转化为代数差运算 可知a d正确 b c错误 答案 bc 题后反思动量是矢量 动量的变化量也是矢量 当初动量与末动量在一条直线上时 要求动量的变化量 可通过规定正方向 即可将原来的矢量运算转化为代数运算 运算的结果如果为正 则表明动量的变化量与初动量同向 如果为负表明动量的变化量与初动量反向 如果初末动量不在一条直线上 可用平行四边形定则进行运算 对于动量变化量的方向 如果合外力的方向不变 则动量变化量的方向与合外力同向 若合外力的方向是变化的 则可以根据 v的方向确定动量变化量的方向 图4 a a比b先到达s 它们在s点的动量不相等b a与b同时到达s 它们在s的动量不相等c a比b先到达s 它们在s点的动量相等d b比a先到达s 它们在s点的动量相等 答案 a 题型二对动量守恒条件的理解 例2 如图5所示 a b两物体的质量ma mb 中间用一段细绳相连并有一被压缩的弹簧 放在平板小车c上后 a b c均处于静止状态 若地面光滑 则在细绳被剪断后 a b从c上未滑离之前 a b在c上向相反方向滑动过程中 图5 a 若a b与c之间的摩擦力大小相同 则a b组成的系统动量守恒 a b c组成的系统动量也守恒b 若a b与c之间的摩擦力大小不相同 则a b组成的系统动量不守恒 a b c组成的系统动量也不守恒c 若a b和c之间的摩擦力大小不相同 则a b组成的系统动量不守恒 但a b c组成的系统动量守恒d 以上说法均不对 解析 当a b两物体组成一个系统时 弹簧弹力为内力 而a b和c之间的摩擦力是外力 当a b与c之间的摩擦等大反向时 a b所组成的系统所受合外力为零 动量守恒 当a b与c之间的摩擦力大小不相等时 a b组成的系统所受合外力不为零 动量不守恒 而对于a b c组成的系统 由于弹簧的弹力 a和b与c之间的摩擦力均是内力 不管a b与c之间的摩擦力大小是否相等 a b c组成的系统所受合外力均为零 动量守恒 所以a c选项正确 b d选项错误 答案 ac 题后反思 1 动量守恒的条件是系统不受外力或所受合外力为零 因此在判断系统动量是否守恒时一定要分清内力和外力 2 在同一物理过程中 系统的动量是否守恒 与系统的选取密切相关 因此 在运用动量守恒定律解题时 一定要明确在哪一过程中哪些物体组成的系统动量是守恒的 变式2 1在光滑水平面上a b两小车中间有一弹簧 如图6所示 用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态 将两小车弹簧看做一个系统 下面说法正确的是 图6 a 两手同时放开后 系统总动量始终为零b 先放开左手 再放开右手后 动量不守恒c 先放开左手 后放开右手 总动量向左d 无论何时放手 两手放开后 在弹簧恢复原长的过程中 系统总动量都保持不变 但系统的总动量不一定为零 解析 在两手同时放开后 水平方向无外力作用 只有弹簧的弹力 内力 故动量守恒 即系统的总动量始终为零 a对 先放开左手 再放开右手后 是指两手对系统都无作用力之后的那一段时间 系统所受合外力也为零 即动量是守恒的 b错 先放开左手 系统在右手作用下 产生向左的冲量 故有向左的动量 再放开右手后 系统的动量仍守恒 即此后的总动量向左 c对 其实无论何时放开手 只要是两手都放开就满足动量守恒的条件 即系统的总动量保持不变 若同时放开 那么作用后系统的总动量就等于放手前的总动量 即为零 若两手先后放开 那么两手都放开后的总动量就与放开一只手后系统所具有的总动量相等 即不为零 d对 答案 acd 题型三动量守恒定律的应用 例3 甲 乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏 如图7所示 甲和他的冰车质量共为m 30kg 乙和他的冰车质量也是30kg 游戏时 甲推着一个质量为m 15kg的箱子 和他一起以大小为v0 2m s的速度滑行 乙以同样大小的速度迎面而来 为了避免相撞 甲突然将箱子沿水平冰面推给乙 箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住 若不计冰面的摩擦力 求甲至少要以多大速度 相对于地面 将箱子推出 才能避免与乙相撞 图7 解析 由题意可知 推出后箱子的速度越大 甲 乙相撞的可能性越小 为求推出后箱子的最小速度 其临界条件是乙抓住箱子后的速度与甲推出箱子后的速度大小 方向都相同 据题中所给条件 在整个过程中系统的总动量守恒 同理 甲在推箱子前后 甲与箱子的动量也守恒 设推出后箱子的速度为vx 乙接住箱子后整个系统的速度为v 取甲开始速度的方向为正方向 答案 5 2m s 题后反思在动量守恒定律的应用中 常常会遇到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问题 这类问题求解关键是充分利用反证法 极限法分析物体的临界状态 挖掘问题中隐含的临界条件 选取适当的系统和过程 运用动量守恒定律进行解答 变式3 1质量为m 2kg的小平板车静止在光滑水平面上 车的一端静止着质量为ma 2kg的物体a 可视为质点 如图8所示 一质量为mb 20g的子弹以600m s的水平速度迅速射穿a后 速度为100m s 最后物体a仍静止在车上 若物体a与小车间的动摩擦因数 0 5 取g 10m s2 求平板车最后的速度是多大 图8 答案 2 5m s 1 2009 全国卷 两物体甲和乙在同一直线上运动 它们在0 0 4s时间内的v t图象如图9所示 若仅在两物体之间存在相互作用 则物体甲与乙的质量之比和图中时间t1分别为 图9 答案 b 2 2009 福建高考 一炮艇总质量为m 以速度v0匀速行驶 从艇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 则下列各关系式中正确的是 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