科教版选修3－5 1.3 动量守恒定律的应用 课件（23张）.ppt

1 3动量守恒定律的应用 一 几个碰撞问题的定量分析 一 碰撞的特点1 经历的时间 2 相互作用力 物体速度变化 二 碰撞的分类 m1v1 m2v2 守恒 守恒 很短 很大 明显 3 完全非弹性碰撞 碰后两物体粘在一起 碰撞过程中两物体的总动量 动能损失最大 守恒 减少 m1v1 m2v2 守恒 一 对碰撞问题的理解1 碰撞 1 碰撞时间非常短 可以忽略不计 2 碰撞过程中内力往往远大于外力 系统所受外力可以忽略不计 所以系统的动量守恒 2 三种碰撞类型 1 弹性碰撞动量守恒 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 推论 质量相等 大小 材料完全相同的弹性小球发生弹性碰撞 碰后交换速度 即v1 0 v2 v1 2 非弹性碰撞动量守恒 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 机械能减少 损失的机械能转化为内能 ek ek初 ek末 q 3 完全非弹性碰撞动量守恒 m1v1 m2v2 m1 m2 v共碰撞中机械能损失最多 例1 质量分别为300g和200g的两个物体在无摩擦的水平面上相向运动 速度分别为50cm s和100cm s 1 如果两物体碰撞并粘合在一起 求它们共同的速度大小 2 求碰撞后损失的动能 3 如果碰撞是弹性碰撞 求两物体碰撞后的速度大小 答案 1 0 1m s 2 0 135j 3 0 7m s0 8m s 解析 1 令v1 50cm s 0 5m s v2 100cm s 1m s 设两物体碰撞后粘合在一起的共同速度为v 由动量守恒定律得m1v1 m2v2 m1 m2 v 代入数据解得v 0 1m s 负号表示方向与v1的方向相反 针对训练牛顿的 自然哲学的数学原理 中记载 a b两个玻璃球相碰 碰撞后的分离速度和它们碰撞前的接近速度之比总是约为15 16 分离速度是指碰撞后b对a的速度 接近速度是指碰撞前a对b的速度 若上述过程是质量为2m的玻璃球a以速度v0碰撞质量为m的静止玻璃球b 且为对心碰撞 求碰撞后a b的速度大小 二 弹性正碰模型及拓展应用 1 若m1 m2的两球发生弹性正碰 v1 0 v2 0 则碰后v1 0 v2 v1 即二者碰后交换速度 2 若m1 m2 v1 0 v2 0 则二者弹性正碰后 v1 v1 v2 2v1 表明m1的速度不变 m2以2v1的速度被撞出去 2 如果两个相互作用的物体 满足动量守恒的条件 且相互作用过程初 末状态的总机械能不变 广义上也可以看成是弹性碰撞 3 若m1 m2 v1 0 v2 0 则二者弹性正碰后 v1 v1 v2 0 表明m1被反向以原速率弹回 而m2仍静止 例2 如图所示 abc为一固定在竖直平面内的光滑轨道 bc段水平 ab段与bc段平滑连接 质量为m1的小球从高为h处由静止开始沿轨道下滑 与静止在轨道bc段上质量为m2的小球发生碰撞 碰撞后两球的运动方向处于同一水平线上 且在碰撞过程中无机械能损失 求碰撞后小球m2的速度大小v2 图 借题发挥对于物理过程较复杂的问题 应注意将复杂过程分解为若干简单的过程 或阶段 判断在哪个过程中系统动量守恒 哪一个过程机械能守恒或不守恒 但能量守恒定律却对每一过程都适用 例3 如图所示 在光滑水平面上停放质量为m装有弧形槽的小车 现有一质量也为m的小球以v0的水平速度沿切线水平的槽口向小车滑去 不计摩擦 到达某一高度后 小球又返回小车右端 则 答案acd解析小球到达最高点时 小车和小球相对静止 且水平方向总动量守恒 小球离开车时类似完全弹性碰撞 两者速度完成互换 故选项a c d都是正确的 三 碰撞需满足的三个条件1 动量守恒 即p1 p2 p1 p2 3 速度要符合情景 碰撞后 原来在前面的物体的速度一定增大 且原来在前面的物体的速度大于或等于原来在后面的物体的速度 即v前 v后 否则碰撞不会结束 例4 如图所示质量相等的a b两个球 原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动 a球的速度是6m s b球的速度是 2m s 不久a b两球发生了对心碰撞 对于该碰撞之后的a b两球的速度可能值 某实验小组的同学们做了很多种猜测 下面的哪一种猜测结果一定无法实现的是 a va 2m s vb 6m sb va 2m s vb 2m sc va 1m s vb 3m sd va 3m s vb 7m s 答案d 借题发挥处理碰撞