高考物理一轮复习课件第十四章动量守恒定律及其应用

动量守恒定律及其应用第十四章动量守恒研究基础梳理•自学导引一、动量1.定义：物体的____与_____的乘积.2.表达式：p＝____,单位：_______.3.动量的三性(1)矢量性：方向与______方向相同.质量速度mvkg·m/s速度(2)瞬时性：动量是描述物体运动状态的量,是针对某一_____而言的.(3)相对性：大小与参考系的选取有关,通常情况是指相对______的动量.4.动量与动能的关系：p＝________时刻地面5.动量的变化量(1)定义：物体在某段时间内_______与_______的矢量差(也是矢量).(2)表达式：Δp＝p′－p.(3)同一直线上动量的运算如果物体的动量始终保持在同一条直线上,在选定一个正方向之后,动量的运算就可以简化为代数运算.末动量初动量二、动量守恒定律1.内容：一个系统__________或者________________,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_____或系统所受外力之和_______.不受外力所受合外力为零外力为零(2)系统所受的外力之和虽不为零,但比系统内力______,如碰撞问题中的摩擦力,爆炸过程中的重力等外力比相互作用的内力小得多,可以忽略不计.(3)系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零,或外力远小于内力,则系统该方向_________.小得多动量守恒3.表达式(1)p＝p′或p1＋p2＝p1′＋p2′系统相互作用前总动量p_____相互作用后总动量p′.(2)Δp1＝－Δp2相互作用的两个物体组成的系统,一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小_____、方向______.等于相等相反(3)Δp＝0系统总动量增量______.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.为零2.特点：在碰撞现象中,一般都满足内力_______外力,可认为相互碰撞的系统动量______.3.分类(1)弹性碰撞：碰撞过程中机械能____,即碰撞前后系统总动能相等.远大于守恒守恒(2)非弹性碰撞：碰撞过程中机械能_______,即碰撞后的机械能_____碰撞前的机械能.(3)完全非弹性碰撞：碰撞后物体__________,具有_____的速度,这种碰撞系统动能损失_______.不守恒小于合为一体相同最大四、爆炸现象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_______,所以在爆炸过程中,系统的总动量_____.外力守恒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.位置不变爆炸和碰撞的时间极短,因而作用过程中,物体产生的位移很小,一般可忽略不计,可以认为爆炸或碰撞后仍然从爆炸或碰撞前的位置以新的动量开始运动.五、反冲现象1.物体的不同部分在内力作用下向______方向运动.2.反冲运动中,相互作用力一般较大,通常可以用动量守恒定律来处理.3.反冲运动中,由于有其他形式的能转变为机械能,所以系统的总动能_____.相反增加要点透析•直击高考一、动量、动能、动量变化量的比较名师点睛：(1)当物体的速度大小不变,方向变化时，动量一定改变，动能却不变，如匀速圆周运动.(2)在谈及动量时,必须明确是物体在哪个时刻或哪个状态所具有的动量.(3)物体动量的变化率

等于它所受的力，这是牛顿第二定律的另一种表达形式.即时应用1.下列说法中正确的是(

)A.物体的动量变化,其速度大小一定变化B.物体的动量变化,其速度方向一定变化C.物体的速度变化,其动量大小一定变化D.物体的速率变化,其动量一定变化解析：选D.由p＝mv

可知,物体的动量与质量的大小、速度的大小(速率)和方向三个因素有关,只要其中一个因素变化或它们都变化,p就变化.动能是标量,只有速度的大小发生变化动能才变化.故选项D正确.二、动量守恒定律的理解及应用1.几种常见表述及表达式(1)p＝p′(系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p′).(2)Δp＝0(系统总动量不变).(3)Δp1＝－Δp2(相互作用的两物体组成的系统,两物体动量增量大小相等、方向相反).其中(1)的形式最常用,具体到实际应用时又有以下常见三种形式：①m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(适用于作用前后都运动的两个物体组成的系统).②0＝m1v1＋m2v2(适用于原来静止的两个物体组成的系统,比如爆炸、反冲等,两者速率及位移大小与各自质量成反比).③m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v(适用于两物体作用后结合为一体或具有相同速度的情况,完全非弹性碰撞).2.动量守恒定律的“五性”(1)矢量性：速度、动量均是矢量,因此列式时,要规定正方向.(2)相对性：动量守恒定律方程中的动量必须是相对于同一惯性参考系.(3)系统性：动量守恒是针对满足守恒条件的系统而言的.系统改变,动量不一定守恒.(4)同时性：动量守恒方程等号左侧表示的是作用前同一时刻的总动量,右侧则表示作用后同一时刻的总动量.(5)普适性：动量守恒定律不仅适用于低速宏观物体组成的系统,而且适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统.3.应用动量守恒定律的解题步骤(1)确定相互作用的系统为研究对象;(2)分析研究对象所受的外力;(3)判断系统是否符合动量守恒条件;(4)规定正方向,确定初、末状态动量的正、负号;(5)根据动量守恒定律列式求解.即时应用2.一炮艇总质量为M,以速度v0匀速行驶,从船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：选A.动量守恒定律必须相对于同一参考系.本题中的各个速度都是相对于地面的,不需要转换,发射炮弹前系统的总动量为Mv0;发射炮弹后,炮弹的动量为mv,船的动量为(M－m)v′,所以动量守恒定律的表达式为Mv0＝(M－m)v′＋mv,正确选项为A.三、碰撞及反冲现象的特点分析1.碰撞现象(1)动量守恒(2)机械能不增加(3)速度要合理①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.②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.2.弹性碰撞的规律两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒.以质量为m1、速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例,则有(1)系统的总动量守恒或某一方向的动量守恒.(2)构成系统的m1、m2原来静止,因相互作用而运动.(3)s1、s2均为沿动量守恒方向相对于同一参考系的位移.即时应用3.(2012·安徽巢湖模拟)如图14－1－1所示,光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动.两球质量关系为mB＝2mA,规定向右为正方向,A、B两球的动量均为6kg·m/s,运动中两球发生碰撞,碰撞后A球的动量增量为－4kg·m/s,则(

)图14－1－1A.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5B.左方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10C.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为2∶5D.右方是A球,碰撞后A、B两球速度大小之比为1∶10解析：选A.由两球的动量都是6kg·m/s可知,运动方向都向右,且能够相碰,说明左方是质量小速度大的小球,故左方是A球,碰后A球的动量减少了4kg·m/s,即A球的动量为2kg·m/s,由动量守恒定律得B球的动量为10kg·m/s,故可得其速度比为2∶5,故选项A是正确的.题型探究•解码命题题型1动量守恒定律的应用

(2012·宁德质检)小孩和大人一起在水平冰面上以3m/s的速度向右匀速滑行,两人突然互推了一下,结果小孩以2m/s的速度向左滑行.例1已知小孩的质量为30kg,大人的质量为60kg,则互推后大人的速度变为(

)A.5.5m/s

B.4.5m/sC.3.5m/sD.2.5m/s【解析】设向右为正方向,根据动量守恒,(m1＋m2)v0＝m1v1′＋m2v2′,带入数值可得v2′＝5.5m/s.【答案】

A【规律总结】应用动量守恒定律解题只需抓住始末状态,无需考虑过程细节;应用动量守恒定律的关键是正确地选择系统和过程,并判断是否满足动量守恒的条件.题型2动量守恒的碰撞问题

质量为m的A球以水平速度v与静止在光滑的水平面上的质量为3m的B球正碰,A球的速率变为原来的1/2,则碰后B球的速度是(以v的方向为正方向)(

)A.v/2 B.－vC.－v/2 D.v/6例2【解析】

由于A球的速率变为原来的1/2,但方向没有明确,有两种可能是v′A＝v/2和v′A＝－v/2分别代入动量守恒定律mv＝mv′A＋3mv′B得v′B＝v/6和v′B＝v/2,由运动情景分析可知v′A＝v/2时v′B＝v/6是不可能