高二物理：动量守恒定律典型应用课件旧人教版.ppt

动量守恒定律典型应用 教学目标 1 理解动量守恒定律的内容2 动量守恒定律的条件3 动量守恒定律的应用 重点难点 动量守恒定律的条件和应用 定律内容 一个系统不受外力或者所受外力之和为零 这个系统的总动量保持不变 这个结论叫做动量守恒定律 动量守恒定律的表达式 动量守恒定律的条件 1 系统的合外力为零 2 当内力远大于外力 作用时间非常短时 如碰撞 爆炸 反冲等 3 当某一方向合外力为零时 这一方向的动量守恒 动量守恒定律的典型应用 1 子弹打木块类的问题 子弹打木块 是高考中非常普遍的一类题型 此类问题的实质在于考核大家如何运用动量和能量观点去研究动力学问题 模型理解 质量为m的子弹 以速度v0水平射入光滑水平面上质量为m的木块中未穿出 子弹深入木块时所受的阻力大小恒为f 模型理解 规律 动量守恒定律 动能定律 子弹木块 子弹动能减少 木块动能增加 系统机械能损失 系统内能增加 质量为m的木块静止在光滑水平面上 有一质量为m的子弹以水平速度v0射入并留在其中 若子弹受到的阻力恒为f 问 子弹在木块中前进的距离l为多大 题目研究 光滑 留在其中 v0 v s2 s1 l 分别选m m为研究对象 由动能定理得 以m和m组成的系统为研究对象 选向右为正方向 由动量守恒定律得 mv0 m m v 对子弹 fs1 mv2 mv02 fs2 mv2 对木块 q 能量守恒定律 用到的知识 2 动能定理的内容 1 动量守恒定律表达式 mv0 m m v 3 功是能转化的量度 摸清能量转化或转移的去向特别重要 变型和拓展 本题所设置情景看似与题1不同 但本质上就是子弹打木块模型 解题方法与题1完全相同 不难得出 答案 mv02 2 m m g h h 答案 mv02 2g m m 解 以m和m组成的系统为研究对象 选向右为正方向 由动量守恒定律得 mv0 m m v 把m m作为一个系统 由能量 机械能 守恒定律得 mv02 m m v2 mgh 找到了能量转化或转移的去向也就找到了解题的方法 你可以设计哪些题目 已知m m v0 l m m 若木板足够长且地面光滑 求m与m的最终速度 练习 08年全国二 如图 一质量为m的物块静止在桌面边缘 桌面离水平地面的高度为h 一质量为m的子弹以水平速度v0射入物块后 以水平速度v0 2射出 重力加速度为g 求 1 此过程中系统损失的机械能 2 此后物块落地点离桌面边缘的水平距离 1 设子弹穿过物块后物块的速度为v 由动量守恒得mv0 mv0 2 mv解得 系统的机械能损失为 e 由 式得 e 2 设物块下落到地面所面时间为t 落地点距桌面边缘的水平距离为s 则由 得 s s vt 2 平均动量守恒 人船模型 s l s 0 ms m l s s l s l s 载人气球原来静止在空中 与地面距离为h 已知人的质量为m 气球质量 不含人的质量 为m 若人要沿轻绳梯返回地面 则绳梯的长度至少为多长 解 取人和气球为对象 系统开始静止且同时开始运动 人下到地面时 人相对地的位移为h 设气球对地位移l 则根据推论有ml mh 得 l h 地面 因此绳的长度至少为 例 一个质量为m 底面长为b的三角形劈静止于光滑的水平桌面上 如图所示 有一质量为m的小球由斜面顶部无初速滑到底部时 劈移动的距离为多大 解 劈和小球组成的系统在整个运动过程中都不受水平方向外力 所以系统在水平方向平均动量守恒 劈和小球在整个过程中发生的水平位移如图所示 由图见劈的位移为s 小球的水平位移为x 则由平均动量守恒得 ms mxs x b s mb m m 应用平均动量守恒解题的要点 1 表达式0 m1v1 m2v2 其中v1 v2是平均速度大小 如果系统是由两个物体组成 且相互作用前均静止 相互作用后均发生运动 则 2 推论 m1s1 m2s2 3 使用时应明确v1 v2 s1 s2必须是相对同一参照系的大小 小结 质量为m的木块和质量为m的铁块用线系在一起 悬浮于深水中静止 将线剪断后 木块上浮 铁块下沉 求 木块上浮h时 还没有出水面 铁块下沉的深度h 未到水底 不计水的阻力 3 动量守恒定律与归纳法专题 总质量为m的列车 在平直轨道上以速度v匀速行驶 尾部有一节质量为m的车厢突然脱钩 设机车的牵引力恒定不变 阻力与质量成正比 则脱钩车厢停下时 列车前段的速度多大 车厢脱钩前 后外力没有变化 外力之和为零 系统动量守恒 取初速度方向为正向 质量为m的金属球 和质量为m的木球用细线系在一起 以速度v在水中匀速下沉 某一时刻细线断了 则当木块停止下沉的时刻 铁块下沉的速率为多少 水足够深 水的阻力不计 系统外力之和总为零 系统动量守恒 取初速度方向为正向 4 三个以上的物体组成的系统 两只小船平行逆向航行 航线邻近 当它们头尾相齐时 由每一只船上各投质量m 50kg的麻袋到对面一只船上去 结果载重较小的一只船停了下来 另一只船以v 8 5m s的速度向原方向航行 设两只船及船上的载重量各为m1 500kg m2 1000kg 问在交换麻袋前两只船的速率各为多少 水的阻力不计 解析 1 选取小船和从大船投过的麻袋为系统如图5 2 2 并以小船m1的速度方向为正方向 依动量守恒定律有 m1 m v1 mv2 0即450v1 50v2 0 2 选取大船和从小船投过的麻袋为系统 有 m2 m v2 mv1 m2v 即 950v2 50v1 1000 8 5 3 选取四个物体为系统 有 m1v1 m2v2 m2v 即500v1 1000v1 1000 8 5 联立 式中的任意两式解得 v1 1m s v2 9m s 解题回顾 此类题系统是多个物体组成 多于两个 解题关键是正确选择研究系统 对于多个物体组成的系统动量守恒时有下列几种情况 1 有时对系统整体应用动量守恒 2 有时只应用某部分物体动量守恒 3 有时分过程应用动量守恒 总结 1 子弹打木块类的问题2 平均动量守恒3 动量守恒定律与归纳法专题4 三个以上的物体组成的系统 作业 整理试卷 例 人和冰车的总质量为m 另有一木球 质量为m m m 31 2 人坐在静止于水平冰面的冰车上 以速度v 相对于地面 将原来静止的木球沿冰面推向正前方的固定挡板 球与冰面 车与冰面的摩擦及空气阻力均可忽略不计 设球与挡板碰撞后 反弹速率与碰撞前速率相等 人接住球后再以同样的速度 相对于地面 将球沿冰面向正前方推向挡板 求人推多少次后才能不再接到球 解 人在推球的过程中动量守恒 只要人往后退的速度小于球回来的速度 人就会继续推 直到人后退的速度跟球的速度相等或者比球回来的速度大 设向左为正方向 则 第1次推时 第2次推时 第3次推时 第n次推时 把等式的两边分别相加就会得到 要想不接到球 vn v所以 当推了8次 球回来时 人的速度还达不到v 因此人需要推9次 物体a b紧靠并列放在光滑水平面上 ma 500g mb 400g 另有一质量为mc 100g的物体c以10m s的水平初速度擦着a b表面经过 在摩擦力的作用下a b物体也运动起来 最后c物体在b上与b一起以1 5m s的速度运动 则c离开a物体时 a c的速度各为多少 分析与解答 设a的速度为va当c越过a进入b时 ab的速度的速度相等 而且是v 0 5m s 例 在光滑水平面上有一质量m1 20kg的小车 通过一根不可伸长的轻绳与另一质量为m2 5kg的拖车相连接 拖车的平板上放一质量为m3 15kg的物体 物体与平板间的动摩擦因数为 0 2 开始时拖车静止 绳没有拉紧 如图所示 当小车以v0 3m s的速度前进后 带动拖车运动 且物体不会滑下拖车 求 1 m1 m2 m3最终的运动速度 2 物体在拖车的平板上滑动的距离 解析 在水平方向上 由于整个系统在运动过程中不受外力作用 故m1 m2 m3所组成的系统动量守恒 最终三者的速度相同 设为v 则 欲求m3在m2上的位移 需知m1与m2作用后m2的速度 当m1与m2作用时 m3通过摩擦力与m2作用 只有m2获得速度后m3才与m2作用 因此在m1与m2作用时 可以不考虑m3的作用 故m1和m2组成的系统动量也守恒 m3在m2上移动的距离为l 以三物体为系统 由功能关系可得 图中滑块和小球的质量均为m 滑块可在水平放置的光滑固定导轨上自由滑动 小球与滑块上的悬点o由一不可伸长的轻绳相连 轻绳长为l