高三物理一轮复习第11章第1讲动量守恒定律课件(选修3-5)

1、一、动量一、动量1.定义:运动物体的质量和速度的乘积。2.表达式:p=mv,单位是kgm/s。知识梳理知识梳理3.动量的三性(1)矢量性:方向与速度方向相同。(2)瞬时性:动量是描述物体运动状态的物理量,针对某一时刻而言。(3)相对性:大小与参考系的选取有关,通常指相对地面的动量。4.辨析(1)做匀速圆周运动的物体动量不变()(2)物体的动能不变,其动量一定不变()二、动量守恒定律二、动量守恒定律1.内容:如果一个系统不受外力,或者所受合外力为零,这个系统的总动量保持不变。2.动量守恒定律的适用条件(1)系统不受外力或所受合外力为零。(2)系统所受的外力之和虽不为零,但比系统内力小得多。(3)

2、系统某一方向不受外力或所受外力矢量和为零,或外力远小于内力,则系统在该方向动量守恒。3.表达式(1)p=p,系统相互作用前总动量p等于相互作用后的总动量p。(2)m1v1+m2v2=m1v1+m2v2,相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和。(3)p1=-p2,相互作用的两个物体动量的增量等大反向。(4)p=0,系统总动量的增量为零。4.辨析(1)系统的动量守恒时,机械能也一定守恒()(2)应用动量守恒定律m1v1+m2v2=m1v1+m2v2时速度应相对同一参考系()三、碰撞三、碰撞1.概念:碰撞是指物体间的相互作用持续时间很短,而物体间相互作用力很大的现象。2.特点

3、:在碰撞现象中,一般都满足内力远大于外力,可认为相互碰撞的系统动量守恒。3.分类(1)弹性碰撞:碰撞过程中机械能守恒,即碰撞前后系统总动能守恒。(2)非弹性碰撞:碰撞过程中机械能减小,即碰撞后的机械能小于碰撞前的机械能。四、反冲和爆炸四、反冲和爆炸1.反冲问题在某些情况下,原来系统内物体具有相同的速度,发生相互作用后各部分的末速度不再相同而分开。这类问题相互作用的过程中系统的动能增大,且常伴有其他能向动能的转化。2.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。1.如图所示,

4、小车与木箱紧挨着静止放在光滑的水平冰面上,现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱,关于上述过程,下列说法中正确的是()A.男孩与木箱组成的系统动量守恒B.小车与木箱组成的系统动量守恒C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒D.木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同1.答案C系统动量守恒的条件是外力之和为零,因水平冰面是光滑的,对于男孩、小车与木箱三者组成的系统动量一定是守恒的,三者中任一者的动量增量与其余两者的总动量的增量等值反向,由于任一者的动量增量不为零,则其中任意两者的动量不守恒,只有C正确。2.一质量为m的平板车以速度v在光滑水平面上滑行,质量为M的泥团从离车h高处自由下落,恰

5、好落在车面上,则车的速度变为()A.vB.mv/(M+m)C.m/(m+M)D.(mv+m)/(m+M)2gh2gh2.答案B以平板车和质量为M的泥团为一系统,由水平方向动量守恒有:mv=(M+m)v车,得v车=,B项正确。mvMm3.质量为M的小车在光滑水平地面上以速度v0匀速向右运动,当车中的沙子从底部的漏斗中不断地流下时,小车的速度将()A.减小B.不变C.增大D.无法确定3.答案B以车和漏掉的沙为研究对象,系统水平方向动量守恒,设漏掉的沙质量为m,漏掉的沙和车有相同的水平速度,则由(M+m)v0=(M+m)v,得v=v0。4.质量为m的小球A,沿光滑水平面以速度v0与质量为2m的静止小

6、球B发生正碰,碰撞后,A球速度大小变为原来的,那么小球B的速度可能是()A.v0B.v0C.v0D.v013132349594.答案AB速度大小变为原来的,方向有两种情况:可能是原方向也可能反向,分别由动量守恒定律有mv0=mv0+2mv,得v=v0或mv0=-mv0+2mv,得v=v0,且验证两种情况中,动能都不增加,所以A、B对。1313131323 重难一动量的矢量性和动量守恒的判断重难一动量的矢量性和动量守恒的判断1.因为p=mv是矢量,只要m的大小、v的大小和v的方向三者中任何一个或几个发生了变化,动量p就发生变化。2.动量的变化量p也是矢量,其方向与速度的改变量v的方向相同,p=p

7、-p。此式为矢量式,若p、p不在同一直线上,要用平行四边形定则(或矢量三角形法)求矢量差;若在同一直线上,先规定正方向,再用正、负表示p、p,则可用p=p-p进行代数运算求解。重难突破重难突破名称项目动量动能动量变化量定义物体的质量和速度的乘积物体由于运动而具有的能量物体末动量与初动量的矢量差定义式p=mvEk=mv2p=p-p矢标性矢量标量矢量特点状态量状态量过程量关联方程Ek=,p=122p2m2mEk3.动量、动能、动量变化量的比较动量、动能、动量变化量的比较4.动量守恒的判断由动量守恒的条件判断系统动量守恒的步骤如下:(1)明确系统由哪几部分组成。(2)对系统中各物体进行受力分析,分清

8、哪些是内力,哪些是外力。(3)看所有外力的合力是否为零,或内力是否远大于外力,从而判定系统的动量是否守恒。典例典例1如图所示,A、B两物体质量之比mA mB=3 2,静止在平板小车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,将弹簧突然释放,则()A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成的系统的动量守恒B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成的系统的动量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成的系统的动量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成的系统的动量守恒解析如果A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,弹簧释放后A、B分别相对于小车向左

9、、向右滑动,它们所受的滑动摩擦力FA向右,FB向左。由于mA mB=3 2,所以FA FB=3 2,则A、B组成的系统所受的合外力不为零,故其动量不守恒,A选项错。对A、B、C组成的系统,A、B与C间的摩擦力为内力,该系统所受的合外力为零,故该系统的动量守恒,B、D选项均正确。若A、B所受摩擦力大小相等,则A、B组成的系统的合外力为零,故其动量守恒,C选项正确。答案BCD1-1一支枪固定在小车上,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、小车三者组成的系统动量守恒D.枪发射子弹后,枪

10、和小车一起向后运动答案CD解析发射子弹的过程中,火药燃烧产生的高温、高压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来说是外力,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,则系统所受合外力为零,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定获得大小相等、方向相反的动量,枪和小车一起向后运动,D项正确。1-2一只小球沿光滑水平面运动,垂直撞到竖直墙上。小球

11、撞墙前后的动量变化量为p,动能变化量为E,关于p和E有下列说法:若p最大,则E也最大;若p最大,则E一定最小;若p最小,则E也最小;若p最小,则E一定最大。以上说法中正确的是()A.B.C.D.答案B解析小球与墙壁碰撞后,如果无能量损失,则小球应以相同的速率返回,这种情况动量变化量p最大,其大小等于2mv,动能变化量E最小,为零,所以正确;如果小球与墙壁碰后粘在墙上,动量变化量p最小,其大小等于mv,动能变化量E最大,其大小为mv2,所以正确。12 重难二动量守恒定律的应用重难二动量守恒定律的应用1.应用动量守恒定律解题的特点由于动量守恒定律只考虑物体相互作用前、后的动量,不考虑相互作用过程各

12、个瞬间细节,即使在牛顿运动定律适用范围内,它也能解决许多由于相互作用力难以确定而不能直接应用牛顿运动定律的问题,这正是动量守恒定律的特点和优点所在。2.应用动量守恒定律解题的基本步骤(1)分析题意,明确研究对象。要明确所研究的系统是由哪几个物体组成的。(2)要对系统内的物体进行受力分析,弄清哪些是系统内物体之间的相互作用力,即内力;哪些是系统外的物体对系统内物体的作用力,即外力。在受力分析的基础上,根据动量守恒的条件,判断能否应用动量守恒定律。(3)明确所研究的相互作用过程,确定过程的始、末状态,即系统内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式。对于物体在相互作用前后运动方向都在一条直线上的情形

13、,动量守恒方程中各个动量的方向可以用代数符号正、负表示。(4)建立动量守恒方程,代入已知量求解。典例典例2甲、乙两小孩各乘一辆小车在光滑的水平面上匀速相向行驶,速度大小均为v0=6m/s,甲乘的小车上有质量为m=1kg的小球若干,甲和他的小车及所带小球的总质量为M1=50kg,乙和他的小车的总质量为M2=30kg。现为避免相撞,甲不断地将小球以相对地面为v=16.5m/s的水平速度抛向乙,且被乙接住。假设某一次甲将小球抛出且被乙接住后,刚好可保证两车不致相撞。求此时:(1)两车的速度各为多大?(2)甲总共抛出了多少个小球?M1v0-M2v0=(M1+M2)v解得v=1.5m/s(2)对甲及从小车上抛出的小球,由动量守恒定律得M1v0=(M1-nm)v+nmv解得n=15即总共抛出了15个小球。答案(1)1.5m/s1.5m/s(2)15个解析(1)两车刚好不相撞,则两车速度相同,由动量守恒定律得2-1在高速公路上发生了一起交通事故,一辆质量为1500kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为3000kg向北行驶的卡车,碰后两车接在一起,并向南滑行了一小段距离后停止,根据测速仪的测定,长途客车碰前以20m/s的速率行驶,由此可判断卡车碰前的行驶速率是()A.小于10m/sB.大于10m/s小于20m/s