物理人教一轮课件14动量守恒定律及其应用

1、选修3-5,第十四章动量守恒,动量守恒定律及其应用,-4-,-5-,知识梳理,双击自测,一、动量、动量变化、冲量 1.动量 (1)定义:物体的与的乘积。 (2)表达式:p=。 (3)单位:。 (4)方向:动量的方向与的方向相同。 2.动量的变化 (1)因为动量是矢量,动量的变化量p也是,其方向与速度的改变量v的方向。 (2)动量的变化量p的大小,一般用末动量p减去初动量p进行计算,也称为动量的增量。即。,质量,速度,mv,kgm/s,速度,矢量,相同,p=p-p,-6-,知识梳理,双击自测,3.冲量 (1)定义:与的乘积叫作力的冲量。 (2)公式: (3)单位: (4)方向:冲量是,其方向。,

2、力,力的作用时间,I=Ft,Ns,矢量,与力的方向相同,-7-,知识梳理,双击自测,二、动量定理 1.内容:物体在一个运动过程始末的等于它在这个过程中所受的冲量。 2.公式:或。 3.动量定理的理解 (1)动量定理反映了力的冲量与动量变化量之间的因果关系,即外力的冲量是原因,物体的动量变化量是结果。 (2)动量定理中的冲量是合力的冲量,而不是某一个力的冲量,它可以是合力的冲量,可以是各力冲量的矢量和,也可以是外力在不同阶段冲量的矢量和。 (3)动量定理表达式是矢量式,等号包含了大小相等、方向相同两方面的含义。,动量变化量,合力,mv-mv=F(t-t),p-p=I,-8-,知识梳理,双击自测,

3、三、动量守恒定律 1.定律内容:一个系统或者时,这个系统的总动量保持不变。 2.公式表达:m1v1+m2v2=。 3.适用条件和适用范围 系统不受外力或者所受外力的矢量和为;系统受外力,但外力远小于内力,可以忽略不计;如爆炸、碰撞等过程,可以近似认为系统的动量守恒。系统在某一个方向上所受的合外力为0,则该方向上。全过程的某一阶段系统受的合外力为0,则该阶段系统动量守恒。,不受外力,所受外力的合力为0,m1v1+m2v2,0,动量守恒,-9-,知识梳理,双击自测,四、碰撞与反冲 1.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

4、:作用时间极短,内力(相互碰撞力)远外力,总动量守恒。 2.碰撞分类 (1)弹性碰撞:碰撞后系统的总动能。 (2)非弹性碰撞:碰撞后系统的总动能。 (3)完全非弹性碰撞:碰撞后合为一体,机械能损失。,大于,没有损失,有损失,最大,-10-,知识梳理,双击自测,3.反冲 (1)定义:当物体的一部分以一定的速度离开物体时,剩余部分将获得一个反向冲量,这种现象叫反冲运动。 (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。,远大于,-11-,知识梳理,双击自测,1.请判断下列表述是否正确,对不正确的表述,请说明原因。 (1

5、)若两物体的动量相等,则质量大的动能大。() (2)质量为m的小球以速度v向墙壁撞去,碰后小球的速度大小不变,方向相反,则在此过程中,小球动量的变化量大小为0。() (3)系统的动量守恒,机械能不一定守恒。() (4)当质量相等时,发生完全弹性碰撞的两个球碰撞前后速度交换。(),动量的变化量大小为2mv。,-12-,知识梳理,双击自测,(5)光滑水平面上的两球做相向运动,发生正碰后两球均变为静止,于是可以断定碰撞前两球的动量大小一定相等。() (6)冲量是动量变化的原因。() (7)动量定理中的冲量是合力的冲量,而I=Ft中的力可以是合力也可以是某个力。(),-13-,知识梳理,双击自测,2.

6、(动量的理解)关于物体的动量,下列说法正确的是() A.运动物体在任一时刻的动量方向,一定是该时刻的速度方向 B.物体的加速度不变,其动量一定不变 C.动量越大的物体,其速度一定越大 D.物体的动量越大,其惯性也越大,答案,解析,-14-,知识梳理,双击自测,3.(冲量、动量定理)人从高处跳到低处时,为了安全,一般都是脚触地后,顺势下蹲,这是为了() A.减小地面对人的冲量 B.使人的动量变化减小 C.减小地面对人的作用力 D.增大人对地面的压强,这样人触地更稳,答案,解析,-15-,知识梳理,双击自测,4.(动量守恒条件的理解)下列论述错误的是() A.相互作用的物体,如果所受合外力为0,则

7、它们的总动量保持不变 B.动量守恒是指相互作用的各个物体在相互作用前后的动量不变 C.动量守恒是相互作用的各个物体组成的系统在相互作用前的动量之和与相互作用后的动量之和是一样的 D.动量守恒是相互作用的物体系在相互作用过程中的任何时刻动量之和都是一样的,答案,解析,-16-,知识梳理,双击自测,5.(多选)(动量守恒定律的应用) 如图所示,物体A的质量是B的2倍,中间有一压缩弹簧,放在光滑水平面上,由静止同时放开两物体一小段时间后() A.A的速度是B的一半 B.A的动量大于B的动量 C.A受的力大于B受的力 D.总动量为0,答案,解析,-17-,考点一,考点二,考点一动量守恒定律的基本应用

8、动量守恒定律的“五性”,-18-,考点一,考点二,-19-,考点一,考点二,例1 光滑水平轨道上有三个木块A、B、C,质量分别为mA=3m、mB=mC=m,开始时B、C均静止,A以初速度v0向右运动,A与B碰撞后分开,B又与C发生碰撞并粘在一起,此后A与B间的距离保持不变。求B与C碰撞前B的速度大小。,答案,解析,-20-,考点一,考点二,思路引导 碰撞过程满足什么定律? 指出碰撞结束后“A与B间的距离保持不变”的含义。,提示:满足动量守恒定律。,提示:说明碰后A与B、C的速度相等。,-21-,考点一,考点二,规律总结应用动量守恒定律的解题步骤 (1)明确研究对象,确定系统的组成(系统包括哪几

9、个物体及研究的过程)。 (2)进行受力分析,判断系统动量是否守恒(或某一方向上动量是否守恒)。 (3)规定正方向,确定初、末状态动量。 (4)由动量守恒定律列出方程。 (5)代入数据,求出结果,必要时讨论说明。,-22-,考点一,考点二,拓展训练1 (2014江苏单科,12C(3)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1516。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。,答案,解析,-23-,考点一

10、,考点二,考点二动量守恒定律的综合应用 1.动量守恒定律与机械能守恒定律的比较,-24-,考点一,考点二,2.碰撞现象满足的三个规律 (1)动量守恒; (2)机械能不增加; (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。 若碰前两物体相向运动,则碰后两物体的运动方向不可能都不改变。,-25-,考点一,考点二,3.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,通常用动量守恒定律来处理。 (2)反冲运动中,由于可能有其他形式的能转变为机械能,所以系统的总机械能可能增加。 (3)反冲运动中任

11、一时刻动量守恒。,-26-,考点一,考点二,4.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,所以爆炸前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。,-27-,考点一,考点二,例2(2014全国理综,35(2)如图,质量分别为mA、mB的两个弹性小球A、B静止在地面上方,B球距地面的高度h=0.8 m,A球在

12、B球的正上方。先将B球释放,经过一段时间后再将A球释放。当A球下落t=0.3 s时,刚好与B球在地面上方的P点处相碰,碰撞时间极短,碰后瞬间A球的速度恰为零。已知mB=3mA,重力加速度大小g取10 m/s2,忽略空气阻力及碰撞中的动能损失。求: (1)B球第一次到达地面时的速度; (2)P点距离地面的高度。,-28-,考点一,考点二,-29-,考点一,考点二,答案:(1)4 m/s(2)0.75 m,-30-,考点一,考点二,思路引导 A、B两球碰撞时,B球的运动情况是怎样的? A、B两球碰撞过程中有什么定量的关系? 如何求P点距离地面的高度?,提示:A、B两球碰撞时,B球是在与地面碰后上升

13、的过程中。,提示:由于碰撞时间极短,重力的作用可以忽略,故两球相碰前后的动量守恒,总动能保持不变。,提示:B与地面第一次碰后的上升过程中做匀减速直线运动,可根据匀减速直线运动的规律求解。,-31-,考点一,考点二,规律总结解决多物体系统、多过程动量守恒问题的技巧 (1)灵活选取系统的构成,根据题目的特点可选取其中动量守恒或能量守恒的几个物体为研究对象,不一定选所有的物体为研究对象。 (2)灵活选取物理过程。在综合题目中,物体运动常有几个不同过程,根据题目的已知、未知灵活地选取物理过程来研究。列方程前要注意鉴别、判断所选过程动量、机械能的守恒情况。,-32-,考点一,考点二,拓展训练2 如图所示

14、,物体Q静止在光滑的水平面上,Q的左边固定有轻质弹簧,与Q质量相等的物体P以速度v向Q运动并与弹簧发生碰撞,Q、P始终沿同一直线运动,则Q、P组成的系统动能损失最大的时刻是() A.Q开始运动时 B.Q的速度等于v时 C.Q和P的速度相等时 D.P的速度等于零时,答案,解析,-33-,1,2,3,4,5,1.两球在水平面上相向运动,发生正碰后都变为静止。可以肯定的是,碰前两球的() A.质量相等B.动能相等 C.动量大小相等D.速度大小相等,答案,解析,-34-,1,2,3,4,5,2. 如图所示,具有一定质量的小球A固定在轻杆一端,杆的另一端挂在小车支架的O点,用手将小球拉起使轻杆呈水平,在

15、小车处于静止的情况下放手使小球摆下,在B处与固定在车上的油泥撞击后粘合在一起,则此后小车的运动状态是(车位于光滑水平路面上)() A.静止不动B.向左运动 C.向右运动D.无法判定,答案,解析,-35-,1,2,3,4,5,3. 半径相等的两个小球甲和乙,在光滑的水平面上沿同一直线相向运动,若甲球质量大于乙球质量,发生碰撞前,两球的动能相等,则碰撞后两球的状态可能是() A.两球的速度方向均与原方向相反,但它们动能仍相等 B.两球的速度方向相同,而且它们动能仍相等 C.甲、乙两球的动量相同 D.甲球的动量不为零,乙球的动量为零,答案,解析,-36-,1,2,3,4,5,高考微题组 4.(201

16、5全国理综,35(2) 两滑块a、b沿水平面上同一条直线运动,并发生碰撞;碰撞后两者粘在一起运动;经过一段时间后,从光滑路段进入粗糙路段。两者的位置x随时间t变化的图象如图所示。求: ()滑块a、b的质量之比; ()整个运动过程中,两滑块克服摩擦力做的功与因碰撞而损失的机械能之比。,-37-,1,2,3,4,5,答案:()18()12,解析:()设a、b的质量分别为m1、m2,a、b碰撞前的速度分别为v1、v2。由题给图象得 v1=-2 m/s v2=1 m/s a、b发生完全非弹性碰撞,碰撞后两滑块的共同速度为v。由题给图象得 v=23 m/s 由动量守恒定律得 m1v1+m2v2=(m1+m2)v 联立式得 m1m2=18。,-38-,1,2,3,4,5,()由能量守恒得,两滑块因碰撞而损失的机械能为 由图象可知