高考物理 9.17 动量守恒定律课件 新人教版.ppt

二 动量守恒定律1 系统动量守恒条件 1 系统不受 或系统所受外力的 为零 2 系统所受的外力的合力虽不为零 但系统 力比 力小得多 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 系统所受外力的合力虽不为零 但在某个方向上的分量为零 则系统在该方向上的 保持不变 2 动量守恒定律的表达式m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 一 动量1 动量的大小 p 2 动量的方向 物体在某一状态下的动量方向跟该状态下的 方向相同 分动量 3 动量跟动能的区别 mv 瞬时速度 外力 矢量和 外 内 3 对动量守恒定律的理解 1 要正确理解 动量守恒 的含义动量守恒不是指系统内各个物体的动量不变 而是指它们在相互作用过程中系统的总动量不变 动量守恒不只是系统在初 末两时刻的总动量相等 而是整个相互作用过程中任意两时刻的总动量都是等大同向的 2 列动量守恒定律方程m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 时必须注意以下几个方面 矢量性 因动量守恒定律表达式为矢量式 作用前后动量在一条直线上时 可先规定正方向 将矢量运算简化为代数运算 相对性 速度v1 v2 v1 v2 必须相对同一惯性参考系 通常它们都是相对地面的速度 瞬时性 动量是状态量 具有瞬时性 在守恒方程m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 中 v1 v2是作用前同一时刻两物体的速度 v1 v2 是作用后同一时刻的速度 4 动量守恒定律的适用范围动量守恒定律具有比牛顿运动定律更广泛的适用范围 不仅适用于宏观物体的低速运动问题 也适用于微观现象和高速运动问题 2 碰撞问题的解答应同时遵守三条原则 1 动量守恒 即p1 p2 p1 p2 2 动能不增加 即 3 速度要符合实际情景 如果碰撞前两物体同向运动 则后面物体的速度必大于前面物体的速度 否则无法实现碰撞 碰撞后 原来在前的物体的速度一定增大 且大于或等于原来在后的物体的碰后速度 否则碰撞没有结束 如果碰前两物体是相向运动 则碰后两物体的运动方向不可能都不改变 除非两物体碰撞后速度均为零 三 碰撞1 碰撞的种类 ek1 ek2 ek1 ek2 守恒 相等 合为一体 损失最大 思路剖析 1 抓住碰撞特点 掌握解析碰撞类问题的基本方法 碰撞的特点有两个 碰撞时间短 t 0 撞击力大 所以 任何瞬间的碰撞都满足动量守恒 即动量守恒定律是解析碰撞类问题的基本方法 2 找出相互撞击的两个物体 确定研究对象 3 分析碰撞过程 确定相互碰撞的两物体的初 末动量 并注意动量的矢量性 4 关注碰撞的类型 确定碰撞中系统总动能的损失情况 在弹性碰撞中 碰撞后总动能不变 即 1 2 m1v 12 1 2 m2v 22 1 2 m1v12 1 2 m2v22 在非弹性碰撞中系统总动能减小 在完全非弹性碰撞中 碰后两物体粘合在一起 动能损失最多 在爆炸中 系统总动能增大 热点一碰撞类问题 典型示例 例1 在光滑的水平面上 质量为m1的小球a以速率v0向右运动 在小球a的前方o点有一质量为m2的小球b处于静止状态 如图9 17 1所示 小球a与小球b发生正碰后均向右运动 小球b被在q点处的墙壁弹回后与小球a在p点相遇 pq 1 5po 假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性碰撞 求两小球质量之比m1 m2 名师点拨 1 既然水平面光滑 那么a b两球在相碰瞬间总动量守恒 2 碰撞都是弹性的 这表示碰撞中总动能不损失 自主解答 图9 17 1 从两个小球碰撞后到它们再次相遇 小球a和b的速度大小保持不变 根据它们通过的路程 可知小球b和小球a在碰撞后的速度大小之比为v2 v1 4 1 设碰撞后小球a和b的速度分别为v1和v2 在碰撞过程中动量守恒 碰撞前后动能相等 则有m1v0 m1v1 m2v2 1 2 m1v02 1 2 m1v12 1 2 m2v22利用v2 v1 4 可解出m1 m2 2 变式训练1 如图9 17 2所示 足够长的光滑轨道由斜槽轨道和水平轨道组成 水平轨道上一质量为mb的小球处于静止状态 一个质量为ma的小球沿斜槽轨道向下运动 与b球发生弹性正碰 要使小球a与小球b能发生第二次碰撞 ma和mb应满足什么关系 mb 3ma 图9 17 2 思路剖析 1 明确两种观点 所谓动量的观点即动量定理和动量守恒定律 所谓能量的观点就是动能定理和能量守恒定律 2 养成一个习惯 当发现题目同时涉及到多个物体相互作用并相对运动时 应首先审查是否可用守恒的方法解题 3 注意标矢性 动量是矢量 列守恒方程时应选取某一个方向为正方向 并注意各物体动量值的正负 任何形式的能都是标量 但重力势能具有相对性 应注意选取参考平面 热点二同时应用动量观点和能量观点解析问题 典型示例 例2 两质量分别为m1和m2的劈a和b 高度相同 放在光滑水平面上 a和b的倾斜面都是光滑曲面 曲面的下端与水平面相切 如图9 17 3所示 一质量为m的物块位于劈a的倾斜面上 距水平面的高度为h 物块从静止开始滑下 然后又滑上劈b 求物块在b上能够达到的最大高度 名师点拨 1 所有接触面光滑 而且两个劈的下端与水平面相切 这说明在物块滑下和滑上过程中 系统机械能守恒 2 劈a b放于 光滑水平面上 此表明系统在水平方向上不受外力作用 水平方向的总动量守恒 3 物块下滑时与劈a相互作用 研究此过程宜以物块和劈a构成系统为研究对象 而物块上滑时 物块与劈b相互作用 则研究对象应为物块和劈b构成的系统 4 当物块在劈b上达到最大高度时 物块停止上滑 两者相对静止 滑块的竖直速度为零 但在水平方向上具有相同的速度 图9 17 3 自主解答 设物块到达劈a的底端时 物块和a的速度大小分别为v和v 由机械能守恒和动量守恒得mgh 1 2 mv2 1 2 m1v2 m1v mv 设物块在劈b上达到的最大高度为h 此时物块和b的共同速度大小为v 由机械能守恒和动量守恒得mgh 1 2 m2 m v 2 1 2 mv2 mv m2 m v 联立 式得h 变式训练2 如图9 17 4所示 水平地面上静止放置着物块b和c 相距l 1 0m 物块a以速度v0 10m s沿水平方向与b正碰 碰撞后a和b牢固地粘在一起向右运动 并再与c发生正碰 碰后瞬间c的速度v 2 0m s 已知a和b的质量均为m c的质量为a质量的k倍 物块与地面的动摩擦因数 0 45 设碰撞时间很短 g取10m s2 1 计算