教科版选修35 第一章 碰撞与动量守恒 章末总结 课件（27张）.pptx

章末总结 第一章碰撞与动量守恒 内容索引 知识网络梳理知识构建网络 重点探究启迪思维探究重点 知识网络 碰撞与动量守恒 基本概念 动量 p 矢量 方向与的方向相同 是状态量 动量变化量 p 方向 与方向相同 冲量 i 矢量 方向与的方向一致 若力为变力 冲量方向与相应时间内方向一致 是过程量 mv 速度v p p v 恒力f m v ft 动量的改变量 基本规律 动量定理 研究对象 一个物体 或一个系统 内容 公式 动量守恒定律 内容 如果一个系统 或者所受外力的 为零 这个系统的总动量保持不变 公式 p 作用前后总动量相同 p 作用前后总动量不变 p1 相互作用的两个物体动量的变化大小相等 方向相反 合外力的冲量等于物体动量的变化量 ft mv mv 不受外力 矢量和 p 0 p2 碰撞与动量守恒 守恒条件 系统不受的作用 内力远大于 且作用时间极短 系统动量近似守恒 系统在某一方向上不受外力或所受的 系统在该方向上动量守恒 外力 矢量和为零 外力 外力 合力为零 碰撞与动量守恒 基本规律 动量守恒定律 应用 碰撞 对心和非对心碰撞 弹性和非弹性碰撞 弹性碰撞 动量守恒 机械能 非弹性碰撞 动量守恒 机械能 完全非弹性碰撞 动量守恒 机械能损失最多 适用范围 宏观 微观 高速 低速均适用 守恒 减少 或有损失 爆炸 动量守恒 动能 反冲 动量守恒 火箭 增加 碰撞与动量守恒 基本规律 重点探究 1 冲量的计算 1 恒力的冲量 公式i ft适用于计算恒力的冲量 图1 2 变力的冲量 通常利用动量定理i p求解 可用图像法计算 如图1所示 在f t图像中阴影部分的面积就表示力在时间 t t2 t1内的冲量 一 动量定理及其应用 2 动量定理ft mv2 mv1的应用 1 它说明的是力对时间的累积效应 应用动量定理解题时 只考虑物体的初 末状态的动量 而不必考虑中间的运动过程 2 应用动量定理求解的问题 求解曲线运动的动量变化量 求变力的冲量问题及平均力问题 3 应用动量定理解题的思路 确定研究对象 进行受力分析 确定初 末状态的动量mv1和mv2 要先规定正方向 以便确定动量的正负 还要把v1和v2换成相对于同一惯性参考系的速度 利用ft mv2 mv1列方程求解 例1质量为0 2kg的小球竖直向下以6m s的速度落至水平地面 再以4m s的速度反向弹回 取竖直向上为正方向 则小球与地面碰撞前后的动量变化为 kg m s 若小球与地面的作用时间为0 2s 则小球受到的地面的平均作用力大小为 n g取10m s2 答案 解析 2 12 解析由题意知vt 4m s方向为正 则动量变化 p mvt mv0 0 2 4kg m s 0 2 6 kg m s 2kg m s 由动量定理f合 t p得 n mg t p 1 正确选择系统 由哪几个物体组成 和划分过程 分析系统所受的外力 判断是否满足动量守恒的条件 2 准确选择初 末状态 选定正方向 根据动量守恒定律列方程 二 多过程问题中的动量守恒 例2如图2所示 两端带有固定薄挡板的滑板c长为l 质量为 与地面间的动摩擦因数为 其光滑上表面上静置着质量分别为m 的物块a b a位于c的中点 现使b以水平速度2v向右运动 与挡板碰撞并瞬间粘连 不再分开 a b可看做质点 a与b c的碰撞都可视为弹性碰撞 已知重力加速度为g 求 1 b与c上挡板碰撞后瞬间的速度大小以及b c碰撞后c在水平面上滑动时的加速度大小 答案 解析 图2 答案v2 g 解析b c碰撞过程系统动量守恒 以向右为正方向 由动量守恒定律得 解得v1 v 对b c 由牛顿第二定律得 解得a 2 g 2 a与c上挡板第一次碰撞后a的速度大小 答案 解析 解析设a c第一次碰撞前瞬间c的速度为v2 由匀变速直线运动的速度位移公式得 a与c上挡板的第一次碰撞可视为弹性碰撞 系统动量守恒 以向右为正方向 由动量守恒定律得 解得a与c上挡板第一次碰撞后a的速度大小为 如图3所示 质量为m的滑块以速度v0滑上放于光滑水平地面上的质量为m的长木板上 长木板上表面粗糙 滑块与木板间的动摩擦因数为 长木板足够长 图3 满足以下关系 f mg mv0 m m vt 三 板块模型中的 三x 问题 例3一质量为2m的物体p静置于光滑水平地面上 其截面如图4所示 图中ab为粗糙的水平面 长度为l bc为一光滑斜面 斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接 现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动 在斜面上上升的最大高度为h h小于斜面bc的高度 返回后在到达a点前与物体p相对静止 重力加速度为g 求 1 木块在ab段受到的摩擦力f的大小 图4 答案 解析 解析从开始运动到木块到达最大高度的过程 规定向左为正方向 由水平方向动量守恒得 mv0 3mv1 答案 解析 2 木块最后距a点的距离s 解析木块从最大高度至与物体p最终相对静止的过程 规定向左为正方向 由动量守恒得 3mv1 3mv2 距a点的距离为s l x 1 动量定理和动量守恒定律是矢量表达式 还可以写出分量表达式 而动能定理和能量守恒定律是标量表达式 绝无分量表达式 2 动量守恒及机械能守恒都有条件 注意某些过程动量守恒 但机械能不守恒 某些过程机械能守恒 但动量不守恒 某些过程动量和机械能都守恒 但任何过程能量都守恒 3 两物体相互作用后具有相同速度的过程损失的动能最多 四 动量和能量综合问题分析 例4如图5所示 固定的长直水平轨道mn与位于竖直平面内的光滑半圆轨道相接 圆轨道半径为r pn恰好为该圆的一条竖直直径 可视为质点的物块a和b紧靠在一起静置于n处 物块a的质量ma 2m b的质量mb m 两物块在足够大的内力作用下突然分离 分别沿轨道向左 右运动 物块b恰好能通过p点并被接住 物块b不能落到轨道mn上 已知物块a与mn轨道间的动摩擦因数为 重力加速度为g 求 1 物块b运动到p点时的速度大小vp 图5 答案 解析 解析对于物块b 恰好通过p点时只受重力的作用 根据牛顿第二定律有 2 两物块刚分离时物块b的速度大小vb 答