高考物理一轮复习 第六章 动量守恒定律 力学三大观点 2碰撞 反冲 动量守恒定律的应用课件.ppt

第2节碰撞反冲动量守恒定律的应用 2 基础夯实 自我诊断 一 碰撞1 定义 相互作用的几个物体 在极短的时间内它们的运动状态发生显著变化 这个过程就可称为碰撞 2 特点 作用时间极短 内力 相互碰撞力 远大于外力 总动量守恒 3 碰撞分类 1 弹性碰撞 碰撞后系统的总动能没有损失 2 非弹性碰撞 碰撞后系统的总动能有损失 3 完全非弹性碰撞 碰撞后合为一体 机械能损失最大 3 基础夯实 自我诊断 二 反冲1 定义 如果一个静止的物体在内力作用下分离成两个部分 一部分向某个方向运动 另一部分必然向相反方向运动 这个现象叫反冲运动 2 特点 系统内各物体间的相互作用的内力远大于系统受到的外力 实例 发射炮弹 爆竹爆炸 发射火箭等 3 规律 遵从动量守恒定律 4 爆炸问题爆炸与碰撞类似 物体间的相互作用力很大 且远大于系统所受的外力 所以系统动量守恒 爆炸过程中位移很小 可忽略不计 作用后从相互作用前的位置以新的动量开始运动 4 基础夯实 自我诊断 如图所示 弹簧的一端固定在竖直墙上 质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上 底部与水平面平滑连接 一个质量也为m的小球从槽上高h处由静止开始自由下滑 在下滑过程中 小球和槽之间的相互作用力是否对槽做功 小球被弹簧反弹后能否再滑到槽上 提示在下滑过程中 小球和槽之间的相互作用力对槽做功 小球与槽组成的系统水平方向动量守恒 球与槽的质量相等 小球沿槽下滑 球与槽分离后 小球与槽的速度大小相等 小球被弹簧反弹后与槽的速度相等 故小球不能滑到槽上 5 基础夯实 自我诊断 1 如图所示 物体a静止在光滑的水平面上 a的左边固定有轻质弹簧 物体b以速度v向a运动并与弹簧发生碰撞 a b始终沿同一直线运动 ma 2mb 当弹簧压缩到最短时 a物体的速度为 答案 解析 6 基础夯实 自我诊断 2 运送人造地球卫星的火箭开始工作后 火箭做加速运动的原因是 a 燃料燃烧推动空气 空气反作用力推动火箭b 火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后排出 气体的反作用力推动火箭c 火箭吸入空气 然后向后排出 空气对火箭的反作用力推动火箭d 火箭燃料燃烧发热 加热周围空气 空气膨胀推动火箭 答案 解析 7 基础夯实 自我诊断 3 有甲 乙两滑块 质量分别为3m和m 以相同的速率v在光滑水平面上相向运动 发生了碰撞 已知碰撞后 甲滑块静止不动 那么这次碰撞是 a 弹性碰撞b 非弹性碰撞c 完全非弹性碰撞d 条件不足 无法确定 答案 解析 8 基础夯实 自我诊断 4 2016 浙江温州十校联考 如图所示 在光滑水平面上质量分别为ma 2kg mb 4kg 速率分别为va 5m s vb 2m s的a b两小球沿同一直线相向运动 则下列叙述正确的是 a 它们碰撞前的总动量是18kg m s 方向水平向右b 它们碰撞后的总动量是18kg m s 方向水平向左c 它们碰撞前的总动量是2kg m s 方向水平向右d 它们碰撞后的总动量是2kg m s 方向水平向左 答案 解析 9 基础夯实 自我诊断 5 a球的质量是m b球的质量是2m 它们在光滑的水平面上以相同的动量运动 b在前 a在后 发生正碰后 a球仍朝原方向运动 但其速率是原来的一半 碰后两球的速率比va vb 为 a 1 2b 1 3c 2 1d 2 3 答案 解析 10 考点一 考点二 考点三 考点一动量守恒定律的应用 师生共研 动量守恒定律的 五性 11 考点一 考点二 考点三 12 考点一 考点二 考点三 例1如图所示 在光滑的水平面上有一质量为m0的长木板 以速度v0向右做匀速直线运动 将质量为m的小铁块轻轻放在木板上的a点 这时小铁块相对地面速度为零 小铁块相对木板向左滑动 由于小铁块和木板间有摩擦 最后它们之间相对静止 已知它们之间的动摩擦因数为 问 1 小铁块跟木板相对静止时 它们的共同速度多大 2 它们相对静止时 小铁块与a点距离多远 3 在全过程中有多少机械能转化为内能 答案 解析 13 考点一 考点二 考点三 例2 2016 浙江兰溪联考 两物块a b用轻弹簧相连 质量均为2kg 初始时弹簧处于原长 a b两物块都以v 6m s的速度在光滑的水平地面上运动 质量为4kg的物块c静止在前方 如图所示 b与c碰撞后二者会粘在一起运动 则在以后的运动中 1 当弹簧的弹性势能最大时 物块a的速度为多大 2 系统中弹性势能的最大值是多少 答案 解析 14 考点一 考点二 考点三 归纳总结1 对于弹簧类问题 在作用过程中 系统合外力为零 满足动量守恒 2 整个过程涉及弹性势能 动能 内能 重力势能的转化 应用能量守恒定律解决此类问题 3 弹簧压缩最短时 弹簧连接的两物体速度相等 此时弹簧弹性势能最大 15 考点一 考点二 考点三 突破训练1 两磁铁各放在一辆小车上 小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动 已知甲车和磁铁的总质量为0 5kg 乙车和磁铁的总质量为1kg 两磁铁的n极相对 推动一下 使两车相向运动 某时刻甲的速率为2m s 乙的速率为3m s 方向与甲相反 两车运动过程中始终未相碰 求 1 两车最近时 乙的速度大小 2 甲车开始反向运动时 乙车的速度大小 答案 解析 16 考点一 考点二 考点三 2 如图所示 一辆质量m0 3kg的小车a静止在光滑的水平面上 小车上有一质量m 1kg的光滑小球b 将一轻质弹簧压缩并锁定 此时弹簧的弹性势能为ep 6j 小球与小车右壁间距离为l 解除锁定 小球脱离弹簧后与小车的右壁碰撞并被粘住 求 1 小球脱离弹簧时小球的速度大小 2 在整个过程中 小车移动的距离 答案 解析 17 考点一 考点二 考点三 考点二碰撞 爆炸与反冲 师生共研 1 对碰撞的理解 1 发生碰撞的物体间一般作用力很大 作用时间很短 各物体作用前后各自动量变化显著 物体在作用时间内位移可忽略 2 即使碰撞过程中系统所受合外力不等于零 由于内力远大于外力 作用时间又很短 故外力的作用可忽略 认为系统的动量是守恒的 3 若碰撞过程中没有其他形式的能转化为机械能 则系统碰撞后的总机械能不可能大于碰撞前系统的总机械能 18 考点一 考点二 考点三 2 物体的碰撞是否为弹性碰撞的判断弹性碰撞是碰撞过程中无机械能损失的碰撞 遵循的规律是动量守恒定律和机械能守恒定律 确切地说是碰撞前后系统动量守恒 动能不变 1 题目中明确告诉物体间的碰撞是弹性碰撞 2 题目中明确告诉是弹性小球 光滑钢球或分子 原子等微观粒子 碰撞的 都是弹性碰撞 3 对反冲现象的三点说明 1 系统内的不同部分在强大内力作用下向相反方向运动 通常用动量守恒来处理 2 反冲运动中 由于有其他形式的能转变为机械能 所以系统的总机械能增加 3 反冲运动中平均动量守恒 19 考点一 考点二 考点三 4 爆炸现象的三个规律 1 动量守恒 由于爆炸是在极短的时间内完成的 爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力 所以在爆炸过程中 系统的总动量守恒 2 动能增加 在爆炸过程中 由于有其他形式的能量 如化学能 转化为动能 所以爆炸后系统的总动能增加 3 位置不变 爆炸的时间极短 因而作用过程中 物体产生的位移很小 一般可忽略不计 可以认为爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动 20 考点一 考点二 考点三 例3甲 乙两球在水平光滑轨道上向同方向运动 已知它们的动量分别是p1 5kg m s p2 7kg m s 甲从后面追上乙并发生碰撞 碰后乙球的动量变为10kg m s 则两球质量m1与m2间的关系可能是下面的哪几种 a m1 m2b 2m1 m2c 4m1 m2d 6m1 m2 答案 解析 21 考点一 考点二 考点三 例4平板车停在水平光滑的轨道上 平板车上有一人从固定在车上的货厢边沿水平方向跳出 落在平板车底板上的a点 距货厢的水平距离为l 4m 如图所示 人的质量为m 车连同货厢的质量为m0 4m 货厢高度为h 1 25m 求 1 车从人跳出后到落到底板期间的反冲速度大小 2 人落在底板上并站定以后 车还运动吗 车在地面上移动的位移是多少 g取10m s2 22 考点一 考点二 考点三 解析 1 人从货厢边跳离的过程 系统 人 车和货厢 的动量守恒 设人的水平速度大小是v1 车的反冲速度大小是v2 23 考点一 考点二 考点三 2 车的水平位移为x2 v2t 1 6 0 5m 0 8m 人落到车上a点的过程 系统水平方向的动量守恒 水平方向系统不受外力 人落到车上前的水平速度大小仍为v1 车的速度大小为v2 落到车上后设它们的共同速度为v 根据水平方向动量守恒得 mv1 m0v2 m0 m v 则v 0 故人落到车上a点站定后车的速度为零 答案 1 1 6m s 2 车不运动0 8m 24 考点一 考点二 考点三 规律总结碰撞现象满足的三个规律 1 动量守恒 即p1 p2 p1 p2 3 速度要合理 若碰前两物体同向运动 则应有v后 v前 碰后原来在前的物体速度一定增大 若碰后两物体同向运动 则应有v前 v后 碰前两物体相向运动 碰后两物体的运动方向不可能都不改变 25 考点一 考点二 考点三 突破训练3 两球a b在光滑水平面上沿同一直线 同一方向运动 ma 1kg mb 2kg va 6m s vb 2m s 当a追上b并发生碰撞后不再发生二次碰撞 两球a b速度的可能值是 a va 5m s vb 2 5m sb va 2m s vb 4m sc va 4m s vb 7m sd va 7m s vb 1 5m s 答案 解析 26 考点一 考点二 考点三 4 一弹丸在飞行到距离地面5m高时仅有水平速度v 2m s 爆炸成为甲 乙两块水平飞出 甲 乙的质量比为3 1 不计质量损失 重力加速度g取10m s2 则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是 答案 解析 27 考点一 考点二 考点三 考点三子弹打木块和人船模型 师生共研 1 子弹打木块模型 1 子弹打木块的过程很短暂 认为该过程内力远大于外力 则系统动量守恒 2 在子弹打木块过程中摩擦生热 系统机械能不守恒 机械能向内能转化 3 若子弹不穿出木块 二者最后有共同速度 机械能损失最多 28 考点一 考点二 考点三 2 人船模型是动量守恒定律的典型应用 1 符合 人船模型 的条件 相互作用的物体原来都静止 且满足动量守恒条件 2 人船模型 的特点 人动 船 动 人停 船 停 人快 船 快 人慢 船 慢 人上 船 下 人左 船 右 由动量守恒定律有m1v1 m2v2 0 即m1v1 m2v2 方程两边同时乘以时间t m1v1t m2v2t 即m1s1 m2s2 s1 s2 l与m1s1 m2s2联立解得 29 考点一 考点二 考点三 例5载人气球原静止于高h的高空 气球质量为m0 人的质量为m 若人沿绳梯滑至地面 则绳梯至少为多长 答案 解析 30 考点一 考点二 考点三 例6质量为m的子弹 以水平初速度v0射向质量为m0的长方体木块 1 设木块可沿光滑水平面自由滑动 子弹留在木块内 木块对子弹的阻力恒为ff 求子弹射入木块的深度l 并讨论 随m0的增大 l如何变化 2 设v0 900m s 当木块固定于水平面上时 子弹穿出木块的速度为v1 100m s 若木块可沿光滑水平面自由滑动 子弹仍以v0 900m s的速度射向木块 发现子弹仍可穿出木块 求的取值范围 两次子弹所受阻力相同 31 考点一 考点二 考点三 解析 1 当木块可自由滑动时 子弹 木块所组成的系统动量守恒 mv0 m0 m v 木块自由滑动时 设子弹恰好穿出木块mv0 m0 m v 这种情况下 系统的动能损失仍等于阻力与相对移动距离之积 32 考点一 考点二 考点三 33 考点一 考点二 考点三 特别提醒1 人船模型是利用平均动量守恒求解的一类问题 解题时要画出单个物体的位移草图 利用物体间的位移关系求解 2 子弹打木块模型要注意两物体间的位移关系 注意能量的损失和产生的内能之间的关系 34 考点一 考点二 考点三 突破训练5 如图所示 一质量为m0 长为l的长方形木板b放在光滑的水平地面上 在其右端放一