福建省2012届高中物理第一轮总复习 第14章第2课时 动量守恒定律及其应用课件

动量守恒定律及其应用 第十四章 一 动量守恒定律1 定律的内容 一个系统 则这个系统的总动量保持不变 2 数学表达式 对于相互作用的两个物体组成的系统 其表达式可写为 或 不受外力或所受合外力为零 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 p1 p2 3 动量守恒的条件 1 系统不受外力或系统所受外力的合力为零 2 系统所受外力的合力虽不为零 但比系统内力 3 系统所受外力的合力虽不为零 但系统在某一方向上 则系统在该方向上的动量守恒 小很多 不受外力或受到的合外力为零 二 碰撞 爆炸1 碰撞 爆炸过程具有相同的特点 即相互作用的力为变力 作用的时间 作用力 且远远系统所受的外力 故碰撞 爆炸过程系统动量 很短 很大 大于 近似守恒 2 碰撞分为三种类型完全弹性碰撞 动量守恒 动能 非弹性碰撞 动量守恒 动能 完全非弹性碰撞 动量守恒 动能 碰后两物体 守恒 有损失 损失最大 黏合在一起 三 反冲现象指在系统内力作用下 系统内一部分物体向某方向发生动量变化时 系统内其余部分物体向的方向发生动量变化的现象 喷气式飞机 火箭等都是利用反冲运动的实例 相反 掌握动量守恒定律成立的条件一支枪固定在小车上 小车放在光滑的水平地面上 当枪沿水平方向向前发射一颗子弹时 下列判断正确的是 A 枪和子弹组成的系统动量守恒B 枪和小车组成的系统动量守恒C 枪 子弹和小车三者组成的系统动量守恒D 枪发射子弹后 枪和小车一起保持静止 发射子弹的过程中 火药燃烧产生的气体对枪和子弹的作用力使枪和子弹的动量发生改变 与此同时 小车和枪之间也有作用力 这个作用力对枪和子弹组成的系统是外力 枪和子弹组成的系统动量不守恒 而气体作用力对枪和小车组成的系统来说又是外力 使枪和小车组成的系统动量不守恒 所以A B项错 若把枪 子弹 小车三者作为一个系统 则气体作用力就是内力 而且该系统所受重力和地面支持力之和为零 满足动量守恒条件 故C项正确 发射子弹后 子弹获得向前的动量 而系统初动量为零 所以枪和小车组成的整体必获得大小相等 方向相反的动量 枪和小车一起向后运动 D项错误 正确答案为C 1 判断系统动量是否守恒时 要分清系统中的物体所受的力哪些是内力 哪些是外力 2 在同一物理过程中 系统的动量是否守恒 与系统的选取密切相关 因此一定要明确在哪一过程中哪些物体组成系统的动量是守恒的 即要明确研究对象和过程 变式训练2 如图14 2 1所示将一光滑的半圆槽置于光滑水平面上 槽的左侧有一固定在水平面上的物块 今让一小球自左侧槽口A的正上方从静止开始落下 与圆弧槽相切自A点进入槽内 则以下结论中正确的是 图14 2 1 A 小球在半圆槽内运动的全过程中 只有重力对它做功B 小球在半圆槽内运动的全过程中 小球与半圆槽在水平方向动量守恒C 小球自半圆槽的最低点B向C点运动的过程中 小球与半圆槽在水平方向动量守恒D 小球离开C点以后 将做竖直上抛运动 解析 小球在半圆槽内自B C运动过程中 虽然开始时半圆槽与其左侧物块接触 但已不挤压 且水平面光滑 因而系统在水平方向不受任何外力作用 故在此过程中 系统在水平方向动量守恒 所以正确答案应选C 应用动量守恒定律时需注意的基本事项如图14 2 1所示 质量为m2 1kg的滑块静止于光滑的水平面上 一小球m1 50g以1000m s的速率碰到滑块后又以800m s的速率被弹回 滑块获得的速率为多大 图14 2 1 小球和滑块组成的系统动量守恒 以小球初速度方向为正方向 由动量守恒定律得 m1v1 m1v1 m2v2 v2 m s 90m s 应用动量守恒定律列方程 应注意 速度的矢量性 速度的瞬时性 速度的同一性 即定律中所有速度都是相对同一惯性参照系而言 速度的同时性 即等式两边的速度分别为同一时刻的速度 变式训练2 平静的水面上有载人小船 船和人的总质量为M 站立在船上的人手中拿一质量为m的物体 起初人相对船静止 船 人 物以共同速度v0前进 当人相对于船以速度u向相反方向将物体抛出后 船和人的速度为多大 水的阻力不计 解析 以船速方向为正方向 设抛出物体后人和船的速度为v 则物体对地的速度为u 由动量守恒定律得 m M v0 Mv mu 得v 碰撞问题A B两物体在光滑水平面上沿同一直线向同一方向运动 A的动量为5kg m s B的动量为7kg m s 当A追上B发生碰撞 则碰撞后A B两物体的动量的可能值是 A pA 6kg m spB 6kg m sB pA 3kg m spB 9kg m sC pA 2kg m spB 14kg m sD pA 5kg m spB 17kg m s 解决碰撞问题可从以下几个角度进行分析 1 从动量守恒的角度看 选项A B D均符合 2 从能量的角度看 根据动能与动量大小关系得Ek 因此由碰后动能不可能增加 即只能有 可排除选项D 3 从运动速度的角度看 碰撞前A球速度应该大于B球速度才能赶上 发生碰撞 因此根据碰前 vA vB 即 碰后 vA vB 即 可得选项B正确 故答案为B 本题要充分运用碰撞模型遵守的三个原则来分析判断 即动量守恒 动能不增和情境合理 不得超越 另外 速度v 动量p和动能Ek三者之间的相互表达 也是求解本题的一个关键 变式训练3 质量为M的物块以速度v运动 与质量为m的静止物块发生正碰 碰撞后两者的动量正好相等 两者质量之比M m可能为 A 3B 4C 5D 6 解析 本题主要考查动量守恒 设碰撞后两者的动量都为p 则总动量为2p 根据p2 2mEk 以及能量的关系得 所以A正确 A 1 如图14 2 3所示 木块B与水平弹簧相连放在光滑水平面上 子弹A沿水平方向射入木块后留在木块B内 入射时间极短 而后木块将弹簧压缩到最短 关于子弹和木块组成的系统 下列说法中正确的是 图14 2 3 基础训练 子弹射入木块的过程中系统动量守恒 子弹射入木块的过程中系统机械能守恒 木块压缩弹簧过程中 系统总动量守恒 木块压缩弹簧过程中 子弹 木块和弹簧组成的系统机械能守恒A B C D 答案 C 基础训练 2 一颗手榴弹被投出后到达最高点时的速度为v0 10m s 设它此时炸成两块 质量为0 4kg的大块速度大小变为250m s 方向与原来方向相反 若取v0方向为正方向 则质量为0 2kg的小块速度为 A 470m sB 530m sC 470m sD 800m s解析 爆炸过程中 内力远大于外力 动量近似守恒 B 基础训练 3 一质量为2m的小物块A以初速度v0沿光滑的水平面向右运动 与静止的质量为m的小物块B发生碰撞 已知碰后两物块都沿光滑的水平面向右运动 则碰后小物块B可能获得的速度为 A B v0C 2v0D 以上选项均不正确 解析 碰撞过程中满足三种关系 速度关系 碰后vB vA 动量关系 动量守恒 能量关系 碰后总动能不大于碰前总动能 B 基础训练 4 如图14 2 4所示 木块A和B的质量均为2kg 置于光滑水平面上 B与一轻质弹簧一端相连 弹簧另一端固定在竖直挡板上 当A以4m s速度向B撞击时 由于有橡皮泥而黏在一起运动 那么当弹簧被压缩到最短时 它具有的弹性势能为 A 4JB 8JC 16JD 32J解析 物块A B碰撞过程中动量守恒 但机械能不守恒 图14 2 4 B 基础训练 5 在光滑水平面上相向运动的a b两车相碰后 都向a车原来的运动方向运动 下列说法中正确的是 A a车的质量一定比b车的大B a车的动量一定比b车的大C a车的速率一定比b车的大D a车的动能一定比b车的大解析 由动量守恒定律知 两车碰撞前后总动量方向不变 即碰前a b的总动量方向一定与a相同 且a b动量方向相反 所以a的动量一定比b的动量大 B 基础训练 6 一炮艇总质量 含炮弹 为M 以速度v0匀速行驶 从艇上以相对海岸的水平速度v沿前进方向射出一质量为m的炮弹 发射炮弹后艇的速度为v 若不计水的阻力 则下列各关系式中正确的是 A Mv0 M m v mvB Mv0 M m v m v v0 C Mv0 M m v m v v D Mv0 Mv mv解析 各物体的速度值应相对于同一参考系 A 基础训练 7 2010福建卷 如图14 2 5所示 一个木箱原来静止在光滑水平面上 木箱内粗糙的底板上放着一个小木块 木箱和小木块都具有一定的质量 现使木箱获得一个向右的初速度v0 则 图14 2 5 基础训练 A 小木块和木箱最终都将静止B 小木块最终将相对木箱静止 二者一起向右运动C 小木块在木箱内壁将始终来回往复碰撞 而木箱一直向右运动D 如果小木块与木箱的左壁碰撞后相对木箱静止 则二者将一起向左运动 基础训练 解析 木箱和小木块组成的系统动量守恒 设木箱初速度方向为正方向 由动量守恒定律 可知小木块在木箱内壁与木箱相互作用 最终将相对木箱静止 一起向右匀速运动 若木箱质量为M 小木块质量为m 则Mv0 M m v 得v v0 答案 B 基础训练 提升训练 8 以下选项中的物体运动原理与运载火箭将 神舟七号 发射升空的原理最为相似的是 A 爆竹飞上天空B 运动员跳高C 地球绕太阳运动D 离弦之箭解析 运载火箭发射升空是利用动量守恒定律 利用反冲现象而实现的 A选项也是这样 而B是利用作用力和反作用力 C是万有引力提供向心力 D是由于物体具有惯性 故选项A正确 A 提升训练 9 如图14 2 6所示 质量为m的人立于平板车上 人与车的总质量为M 人与车以速度v1在光滑水平面上向东运动 当此人相对于车以速度v2竖直跳起时 车的速度变为 A 向东B 向东C 向东D v1 向东 图14 2 6 D 提升训练 10 半圆形光滑轨道固定在水平地面上 并使其轨道平面与地面垂直 物体m1 m2同时由轨道左 右最高点释放 两者在最低点碰后黏在一起向左运动 最高能上升到轨道的M点 如图14