全优粤教版物理选修3-5课件2019 1 16课件第1章 第3节

1、物理选修3-5配粤教版第三节动量守恒定律在碰撞中的应用物理选修3-5配粤教版1(2018年银川月考)关于动量和冲量，下列说法正确的)A动量和冲量都是标量B动量和冲量都是过程量C动量和冲量都是状态量D动量和冲量都是矢量【答案】D是(物理选修3-5配粤教版【解析】动量和冲量都是既有大小又有方向的物理量，均为矢量，故A错误，D正确冲量是反映力在作用时间内积累效果的物理量，等于力与时间的乘积，即IFt，为过程量； 动量是描述物体运动状态的物理量，等于质量与速度的乘积，即pmv，为状态量，故B、C错误物理选修3-5配粤教版2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，于是可以判定碰撞前(A两

2、球的动量大小一定相等B两球的质量相等C两球的动量一定相等D两球的速率一定相等【答案】A)【解析】两球相碰，动量守恒，p1p20，故动量大小相等，方向相反，与质量和速率无关物理选修3-5配粤教版3(多选)对于质量不变的物体，下列说法中正确的是)A物体的动量改变，一定是速度大小改变B物体的动量改变，一定是速度方向改变C物体的运动速度改变，其动量一定改变D物体的运动状态改变，其动量一定改变【答案】CD【解析】动量是矢量，它的大小和方向两个因素中，只要(有一个因素发生变化，动量就会变化，故正确选项为C、D.物理选修3-5配粤教版4质量为60kg的建筑工人，不慎从高空跌下，由于弹性安全带的保护，使他悬挂

3、起来，已知弹性安全带的缓冲时间是1.2 s，安全带长5 m，g取10 m/s2，则安全带所受的平均冲力的大小为()A500 NC600 N【答案】BB1 100 ND100 N【解析】根据动量定理有(Fmg)tm得 F1 100 N.2gh，代入数据解选修3-5配粤教版物理一、碰撞过程中的动量和能量变化守恒守恒1弹性碰撞：动量，动能守恒损失2非弹性碰撞：动量，动能守恒损失最大3完全非弹性碰撞：动量，动能物理选修3-5配粤教版二、动量守恒定律与牛顿运动定律在碰撞问题上的一致性1动量守恒定律认为：两个小球组成的系统所受合外力为零守恒这个系统的总动量2牛顿运动定律认为：碰撞中的每个时刻都有 F1F2

4、v1v1v2v2. 即 m1v1所以 m1a1m2a2.所以 m1m2t.tm1v1m2v2m2v2这表明：两球作用前的动量之和等于作用后的动量之和物理选修3-5配粤教版三、动量守恒定律的适用范围动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一，它既适用于 宏观、体低速微观 、高速物体，也适用于物物理选修3-5配粤教版碰撞和爆炸类问题有哪些相同和不同之处呢？【答案】爆炸与碰撞的共同点是：物理过程剧烈，系统内物体的相互作用的内力很大过程持续时间极短，可认为系统 满足动量守恒爆炸与碰撞的不同点是：爆炸有其他形式的能转化为动 能，所以动能增加；而碰撞时通常动能要损失，部分动能转化 为内能，动能减少但两种情

5、况都满足能量守恒，总能量保持不变物理选修3-5配粤教版碰撞问题应遵循的原则1动量守恒原则，即 p1p2p1p2.p212动能不增加原则，即Ek1Ek2Ek1Ek2或2m1p12p22p22.2m22m12m2物理选修3-5配粤教版碰前若两物体同向，则v后v前，碰后， 原来在前的物体的速度一定增大且3.速度的合 v前v后 理性原则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物理选修3-5配粤教版例1质量相等的A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，A球的动量是7kgm/s，B球的动量是5kgm/s，当A球追上B球发生碰撞，则碰撞后A、B两球的动量可能值是()A. pA6 k

6、gm/s，pB6 kgm/sB. pA3 kgm/s，pB9 kgm/sC. pA2 kgm/s，pB14 kgm/sD. pA4 kgm/s，pB17 kgm/s物理选修3-5配粤教版解析：从碰撞前后动量守恒 pApBpApB验证，Ap2p2A BB、C三种皆有可能从总动能只有守恒或减少，从2m2mpA2pB2来看，只有 A 可能2m2m答案：A物理选修3-5配粤教版【题后反思】有关判断A、B碰撞前后的动量(或速度)可能值，应同时满足三个条件：(1)动量守恒，碰前谁的动量大， 碰撞中谁就占主动；(2)能量守恒；(3)碰撞后两球在一条直线上同向运动， 后一球的速度不可以大于前一个球的运动速度本

7、题就是这种应用的较为典型的问题解决此类问题，一定要三个条件逐一对照物理选修3-5配粤教版1如图所示，在光滑水平面上有直径相同的a、b两球，在同一直线上运动选定向右为正方向，两球的动量分别为pa6 kgm/s、pb4 kgm/s.当两球相碰之后，两球的动量可能是()A. pa6 kgm/s、pb4 kgm/sB. pa6 kgm/s、pb8 kgm/sC. pa4 kgm/s、pb6 kgm/sD. pa2 kgm/s、pb0【答案】C物理选修3-5配粤教版【解析】由动量守恒定律可知A项不正确D项b静止，a向右，与事实不符，故D项错B项中a物体动能不变，b物体动能增加，总动能增加，故B错，C对物

8、理选修3-5配粤教版弹性正碰及其讨论在光滑水平面上质量 m1 的小球以速度 v1 与质量 m2 的静止小球发生弹性正碰根据动量守恒和动能守恒：m1v1m1v1m2v2，111222mv mv m v .111122222碰后两个物体的速度分别为：m1m2vv1，1m1m22m1v v .21m1m2物理选修3-5配粤教版(1) 若m1m2，v1和v2都是正值，表示v1和v2都与v1方向相同(若m1m2，v1v1，v22v1，表示m1的速度不变， m2以2v1的速度被撞出去)(2) 若m1m2，v1为负值，表示v1与v1方向相反，m1被弹 回(若m1m2，v1v1，v20，表示m1被反向以原速率

9、弹回，而m2仍静止)(3) 若m1m2，则有v10，v2v1，即碰撞后两球速度互换物理选修3-5配粤教版例21930年，科学家用放射性物质中产生的粒子轰击铍时，产生了一种看不见的、贯穿能力极强的不带电未知粒子该未知粒子跟静止的氢核正碰，测出碰撞后氢核速度是3.3107m/s，该未知粒子跟静止的氮核正碰，测出碰撞后氮核速度是4.7106m/s. 已知氢核质量是mH ， 氮核质量是14mH，假定上述碰撞是弹性碰撞，求未知粒子的质量物理选修3-5配粤教版解析：设未知粒子质量为 m，初速为 v，与氢核碰撞后速度为 v，根据动量守恒和动能守恒有：mvmvmHvH，111222mv mvv， mHH222

10、 2mv.联立解得：vHmmH选修3-5配粤教版物理同理，对于该粒子与氮核碰撞有： 2mv.vNm14mH联立解得：14vNvHmmH1.16mH.vHvN这种未知粒子质量跟氢核质量差不多(即中子)【题后反思】无机械能损失的碰撞，动量守恒，机械能守恒，是碰撞的一种典型问题，必须掌握扎实物理选修3-5配粤教版2(2017年深圳一模)一个质量为m的小球A在光滑的水平面上m/s速度向右运动，与一个质量为2m的静止的小球B发生正以3碰假设碰撞过程中没有机械能损失，则碰后(AA球、B球都向右运动，速度都是1 m/s)BA球向左运动，速度为1 m/s；B球向右运动，速度为2 m/sCA球向左运动，速度为5

11、 m/s；B球向右运动，速度为1 m/sDA球向右运动，速度为0.51.25 m/sm/s；B球向右运动，速度为物理选修3-5配粤教版【答案】B【解析】两球碰撞过程系统动量守恒，以 A 的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得mAv0=mAvA+mBvB，又没有机械能损失，根据机械能守恒定律得1112mAv0 =2mAvA +2mBvB2，带入22数据解得 vA=-1 m/s，vB=2 m/s，故 B 正确 物理选修3-5配粤教版碰撞类问题的拓展碰撞的物理特征是相互作用时间短暂，作用力大相互作用的两个物体在很多情况下可当作碰撞处理，比如各种打击现 象，车辆的挂接、绳的绷紧过程等对相互作用中两物体

12、相距 恰“最近”、相距恰“最远”或恰上升到“最高点”等一类临界问题，求解的关键都是“速度相等”具体分析如下：物理选修3-5配粤教版(1)在下图中，光滑水平面上的A物体以速度v去撞击静止且一端带有弹簧的B物体，A、B两物体相距最近时，两物体速 度必定相等，此时弹簧最短，其压缩量最大(2)在下图中，物体A以速度v0滑上静止在光滑水平面上的小车B，当A在B上滑行的距离最远时，A、B相对静止，A、B两物体的速度必相等物理选修3-5配粤教版(3)在下图中，质量为M的滑块静止在光滑水平面上，滑块的光滑弧面底部与桌面相切，一个质量为m的小球以速度v0 向滑块滚来，设小球不能越过滑块，则小球到达滑块上的最高

13、点时(即小球的竖直速度为零)，两物体的速度必定相等(方向为水平向右)物理选修3-5配粤教版例3位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一条形磁铁沿着螺线管的轴线水平地穿过，如图所示在此过程中()A. 磁铁做匀速运动B. 磁铁和螺线管系统的动量和动能都守恒 C磁铁和螺线管系统的动量守恒，动能不守恒D磁铁和螺线管系统的动量和动能都不守恒物理选修3-5配粤教版解析：因磁铁和螺线管组成的系统所受外力之和为零，故动量守恒，但磁铁进入和穿出螺线管的过程中，螺线管都要产生感应电流阻碍磁铁的相对运动，系统有一部分动能转化为电能，即动能不守恒故选项C正确答案：C【题后反思】此题是以装有螺线管的小车和磁铁为载体将动量

14、、能量结合起来，关联电磁感应问题，注意感应电流始终阻碍磁铁的相对运动，属于高考的一大趋势木块模型的情境迁移，是今后物理选修3-5配粤教版3(2018年肇庆模拟)用轻弹簧相连的质量均为m2kg的A、B两物体都以v6m/s的速度在光滑的水平地面上运动，弹簧处于原长，质量M4kg的物体C静止在前方，如图所示B与C碰撞后二者粘在一起运动，在以后的运动中，求：(1)当弹簧的弹性势能最大时物体A的速度； (2)弹性势能的最大值【答案】(1)3 m/s (2)12 J物理选修3-5配粤教版【解析】(1)由动量守恒定律，当弹簧的压缩量最大时，弹性势能最大，此时 A、B、C 的速度相等，设此时 A 的速度为v1

15、2mv(2mM)v1得 v 2mv3 m/s12mM即 A 的速度为 3 m/s.物理选修3-5配粤教版(2)设 B、C 碰撞后的速度为 v2，由动量守恒定律得 B、C碰撞时mv(mM)v2得 v mv2 m/s2mM由能量守恒可得111222mv (mM)v (2mM)v E21p222解得 Ep12 J.物理选修3-5配粤教版创新综合提高如图所示，光滑水平面上有一小车B，右端固例4定一砂箱，砂箱左侧连接一水平轻弹簧，小车和砂箱的总质量为M.车上放着一物块A，质量也是M，物块A随小车以速度v0 向右匀速运动物块A与车面左侧间的动摩擦因数为，与其 他车面间的摩擦不计在车匀速运动时，距砂面H高处

16、有一质 量为m的小球自由下落，恰好落在砂箱中，求：物理选修3-5配粤教版(1) 小车在前进中，弹簧弹性势能的最大值；(2) 为使物块A不从小车上滑下，车面粗糙部分至少应多长？解析：小球落入车前后，小车(不含A)水平方向不受外力，动量守恒，竖直方向小球受重力下落，合外力不为零，竖直方向动量不守恒球与车水平方向有相同速度时A仍以v0运动，最后三者达共同速度时，弹性势能最大物理选修3-5配粤教版(1)小球与车水平方向动量守恒，以向右为正方向Mv0(Mm)v1，v Mv .10Mm系统动量守恒，设 A 相对静止时系统的共同速度为 v2，Mv0(Mm)v1(2Mm)v2，v 2Mv .202Mm选修3-5配粤教版物理由能量守恒关系得111222E Mv (Mm)v (2Mm)vp012222211M122Mv (Mv (2Mm)m)20(M)024M22m2221M2M2222v Mv v v2(2M)00(M)002m2m2MmMm2v20.2(Mm)(2Mm)物理选修3-5配粤教版(2)由功能关系：MgLEp，m2v20得 L.2