高考物理一輪復習 第六章 動量守恒定律 力學三大觀點 1動量 動量定理 動量 守恒定律的理解課件

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1、第六章動量守恒定律第六章動量守恒定律 力學三大觀點力學三大觀點-2-第第1 1節(jié)動量動量定理節(jié)動量動量定理 動量守恒定律的理解動量守恒定律的理解-4-基礎夯實自我診斷一、動量動量定理1.沖量(1)定義:力和力的作用時間的乘積。(2)公式:I=Ft,適用于求恒力的沖量。(3)方向:與力F的方向相同。2.動量(1)定義:物體的質量與速度的乘積。(2)公式:p=mv。(3)單位:千克米/秒,符號:kgm/s。(4)意義:動量是描述物體運動狀態(tài)的物理量,是矢量,其方向與速度的方向相同。-5-基礎夯實自我診斷3.動量定理(1)內容:物體所受合力的沖量等于物體動量的增量。(2)表達式:Ft=p=p-p。(

2、3)矢量性:動量變化量的方向與合力的方向相同,可以在某一方向上應用動量定理。-6-基礎夯實自我診斷二、動量守恒定律1.守恒條件(1)理想守恒:系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零,則系統(tǒng)動量守恒。(2)近似守恒:系統(tǒng)受到的合力不為零,但當內力遠大于外力時,系統(tǒng)的動量可近似看成守恒。(3)分方向守恒:系統(tǒng)在某個方向上所受合力為零時,系統(tǒng)在該方向上動量守恒。2.動量守恒定律的表達式m1v1+m2v2=m1v1+m2v2或p1=-p2。-7-基礎夯實自我診斷思考教材中是如何推導動量定理表達式的?提示設一質量為m的物體,初速度為v,在恒力F作用下的時間t內,速度從v變化到v。-8-基礎夯實自我診斷1.下列

3、說法正確的是()A.速度大的物體,它的動量一定也大B.動量大的物體,它的速度一定也大C.只要物體的運動速度大小不變,物體的動量就保持不變D.物體的動量變化越大,則該物體的速度變化一定越大 答案解析解析關閉p=mv,p由m、v二者乘積決定,故A、B錯誤;p是矢量,故C錯誤;p=mv,故D正確。 答案解析關閉D-9-基礎夯實自我診斷2.(多選)質量為m的物體以初速度v0開始做平拋運動,經過時間t,下降的高度為h,速度變?yōu)関,在這段時間內物體動量變化量的大小為() 答案解析解析關閉 答案解析關閉-10-基礎夯實自我診斷3.關于沖量,下列說法正確的是()A.沖量是物體動量變化的原因B.作用在靜止物體上

4、的力的沖量一定為零C.動量越大的物體受到的沖量越大D.沖量的方向就是物體受力的方向 答案解析解析關閉力作用一段時間便有了沖量,而力作用一段時間后,物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化,物體的動量就發(fā)生了變化,因此說沖量是物體動量變化的原因,A選項正確;只要有力作用在物體上,經歷一段時間,這個力便有了沖量I=Ft,與物體處于什么狀態(tài)無關,物體運動狀態(tài)的變化情況是所有作用在物體上的力共同產生的效果,所以B選項不正確;物體所受沖量I=Ft與物體的動量的大小p=mv無關,C選項不正確;沖量是一個過程量,只有在某一過程中力的方向不變時,沖量的方向才與力的方向相同,故D選項不正確。 答案解析關閉A-11-基礎夯實自我

5、診斷4.(多選)如圖所示,一個物體在與水平方向成角的拉力F的作用下勻速前進了時間t,則()A.拉力F對物體的沖量大小為FtB.拉力對物體的沖量大小為FtsinC.摩擦力對物體的沖量大小為FtcosD.合外力對物體的沖量大小為零 答案解析解析關閉求沖量時,必須明確是哪一個力在哪一段時間內的沖量。本題中,作用的時間都是一樣的,求力F對物體的沖量就是Ft,所以A項正確,B項錯誤;物體受到的摩擦力Ff=Fcos,所以摩擦力對物體的沖量大小為Fft=Ftcos,C項正確;物體做勻速運動,合外力為零,所以合外力對物體的沖量大小為零,D項正確。故正確選項為A、C、D。 答案解析關閉ACD-12-基礎夯實自我

6、診斷5.如圖所示的裝置中,木塊B與水平桌面間的接觸是光滑的,子彈A沿水平方向射入木塊后留在木塊內,將彈簧壓縮到最短?，F將子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象(系統(tǒng)),則此系統(tǒng)在從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短的整個過程中()A.動量守恒、機械能守恒B.動量不守恒、機械能不守恒C.動量守恒、機械能不守恒D.動量不守恒、機械能守恒 答案解析解析關閉若以子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象(系統(tǒng)),從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短時,彈簧固定端墻壁對彈簧有外力作用,因此動量不守恒。而在子彈射入木塊時,存在劇烈摩擦作用,有一部分能量將轉化為內能,機械能也不守恒。 答案解析關閉B-13-考點一考點二

7、考點三考點一考點一 沖量沖量動量動量動量的變化量動量的變化量(自主悟透自主悟透)1.動量的性質(1)矢量性:方向與瞬時速度方向相同。(2)瞬時性:動量是描述物體運動狀態(tài)的量,是針對某一時刻而言的。(3)相對性:大小與參考系的選取有關,通常情況是指相對地面的動量。2.動量、動能、動量的變化量的關系(1)動量的變化量:p=p-p。-14-考點一考點二考點三突破訓練突破訓練1.(2016福建漳州模擬)一個質量是5kg的小球以5m/s的速度豎直落到地板上,隨后以3m/s的速度反向彈回,若取豎直向下的方向為正方向,則小球動量的變化量是()A.10kgm/sB.-10kgm/sC.40kgm/sD.-40

8、kgm/s 答案解析解析關閉因向下為正方向,則小球與地面相碰前的動量為p1=mv1=55kgm/s=25kgm/s;碰后的動量為p2=mv2=5(-3)kgm/s=-15kgm/s;則小球的動量變化為p=p2-p1=(-15kgm/s)-25kgm/s=-40kgm/s,故D正確。 答案解析關閉D-15-考點一考點二考點三2.從地面上方同一高度沿水平和豎直向上方向分別拋出兩個等質量的小物體,拋出速度大小都是v,不計空氣阻力,對兩個小物體,以下說法正確的是()A.落地時的速度相同B.落地時重力做功的瞬時功率相同C.從拋出到落地重力的沖量相同D.兩物體落地前動量變化率相等 答案解析解析關閉 答案解

9、析關閉-16-考點一考點二考點三特別提醒動量的變化為末動量與初動量之間的差值,注意動量是矢量,其變化要根據平行四邊形定則進行計算。-17-考點一考點二考點三考點二考點二 動量定理的理解及應用動量定理的理解及應用(師生共研師生共研)1.動量定理不僅適用于恒定的力,也適用于隨時間變化的力。這種情況下,動量定理中的力F應理解為變力在作用時間內的平均值。2.動量定理的表達式Ft=p是矢量式,運用它分析問題時要特別注意沖量、動量及動量變化量的方向,公式中的F是物體或系統(tǒng)所受的合力。3.應用動量定理解釋的兩類物理現象(1)當物體的動量變化量一定時,力的作用時間t越短,力F就越大,力的作用時間t越長,力F就

10、越小,如玻璃杯掉在水泥地上易碎,而掉在沙地上不易碎。(2)當作用力F一定時,力的作用時間t越長,動量變化量p越大,力的作用時間t越短,動量變化量p越小。-18-考點一考點二考點三例1(2016福建泉州模擬)將質量為0.2kg的小球以初速度6m/s水平拋出,拋出點離地的高度為3.2m,不計空氣阻力,g取10m/s2。求:(1)小球從拋出到它將要著地的過程中重力的沖量;(2)小球將要著地時的動量。解析： 解法一(1)設物體著地時的速度為v,豎直方向的分速度為vy,水平方向的分速度為vx,有由于小球初始豎直方向的分速度為0,在豎直方向根據動量定理得IG=mvy-0=0.2kg8m/s=1.6Ns,方

11、向豎直向下。-19-考點一考點二考點三(2)水平方向:vx=v0=6m/sp=mv=0.2kg10m/s=2kgm/s,方向與水平面成53角斜向下。-20-考點一考點二考點三解法二(1)小球從拋出到它將要著地所用時間為t,則IG=mgt=(0.2100.8)Ns=1.6Ns,方向豎直向下。(2)水平方向:px=mvx=(0.26)kgm/s=1.2kgm/s豎直方向:py=IG=1.6kgm/s著地時的動量方向與水平面成53角斜向下。答案： (1)1.6Ns,方向豎直向下(2)2kgm/s,方向與水平面成53角斜向下-21-考點一考點二考點三規(guī)律總結用動量定理解題的基本思路(1)確定研究對象。

12、在中學階段用動量定理討論的問題,其研究對象一般僅限于單個物體。(2)對物體進行受力分析?？梢韵惹竺總€力的沖量,再求各力沖量的矢量和合力的沖量;或先求合力,再求其沖量。(3)抓住過程的初末狀態(tài),選好正方向,確定各動量和沖量的正負號。(4)根據動量定理列方程,如有必要還需要其他補充方程,最后代入數據求解。-22-考點一考點二考點三突破訓練突破訓練3.(2016河南洛陽模擬)有一個質量為0.5kg的籃球從h=0.8m的高度落到水平地板上,每彈跳一次上升的高度總等于前一次的0.64,且每次球與地面接觸時間相等,空氣阻力不計,與地面碰撞時,籃球重力可忽略。(重力加速度g取10m/s2)(1)第一次球與地

13、板碰撞,地板對球的沖量為多少?(2)相鄰兩次球與地板碰撞的平均沖力大小之比是多少? 答案解析解析關閉 答案解析關閉-23-考點一考點二考點三考點三考點三 動量守恒定律的理解動量守恒定律的理解(師生共研師生共研)1.動量守恒的判斷(1)動量守恒定律的研究對象都是相互作用的物體組成的系統(tǒng)。系統(tǒng)的動量是否守恒,與選擇哪幾個物體作為系統(tǒng)和分析哪一段運動過程有直接關系。(2)分析系統(tǒng)內物體受力時,要弄清哪些是系統(tǒng)的內力,哪些是系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)的作用力。2.動量守恒定律的不同表達形式(1)p=p,系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p。(2)m1v1+m2v2=m1v1+m2v2,相互作用的兩

14、個物體組成的系統(tǒng),作用前的動量和等于作用后的動量和。(3)p1=-p2,相互作用的兩個物體動量的增量等大反向。(4)p=0,系統(tǒng)總動量的增量為零。-24-考點一考點二考點三例2(多選)如圖所示,A、B兩物體的中間用一段細繩相連并有一壓縮的彈簧,放在平板小車C上后,A、B、C均處于靜止狀態(tài)。若地面光滑,則在細繩被剪斷后,A、B從C上未滑離之前,A、B在C上向相反方向滑動的過程中()A.若A、B與C之間的摩擦力大小相同,則A、B組成的系統(tǒng)動量守恒,A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒B.若A、B與C之間的摩擦力大小相同,則A、B組成的系統(tǒng)動量不守恒,A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒C.若A、B與C之間的摩擦力

15、大小不相同,則A、B組成的系統(tǒng)動量不守恒,A、B、C組成的系統(tǒng)動量不守恒D.若A、B與C之間的摩擦力大小不相同,則A、B組成的系統(tǒng)動量不守恒,A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒 答案解析解析關閉當A、B兩物體組成一個系統(tǒng)時,彈簧的彈力為內力,而A、B與C之間的摩擦力為外力。當A、B與C之間的摩擦力大小不相等時,A、B組成的系統(tǒng)所受合外力不為零,動量不守恒;當A、B與C之間的摩擦力大小相等時,A、B組成的系統(tǒng)所受合外力為零,動量守恒。對A、B、C組成的系統(tǒng),彈簧的彈力及A、B與C之間的摩擦力均屬于內力,無論A、B與C之間的摩擦力大小是否相等,系統(tǒng)所受的合外力均為零,系統(tǒng)的動量守恒。故選項A、D正確。

16、答案解析關閉AD-25-考點一考點二考點三例3如圖所示,光滑水平軌道上放置長木板A(上表面粗糙)和滑塊C,滑塊B置于A的左端,三者質量分別為mA=2kg、mB=1kg、mC=2kg。開始時C靜止,A、B一起以v0=5m/s的速度勻速向右運動,A與C發(fā)生碰撞(時間極短)后C向右運動,經過一段時間,A、B再次達到共同速度一起向右運動,且恰好不再與C碰撞。求:(1)A與C發(fā)生碰撞后瞬間A的速度大小。(2)在相互作用的整個過程中,系統(tǒng)的機械能損失了多少?(3)若A與C發(fā)生碰撞后粘在一起,則三個物體最終的速度是多少?-26-考點一考點二考點三解析： (1)長木板A與滑塊C處于光滑水平軌道上,兩者碰撞時間

17、極短,碰撞過程中滑塊B與長木板A間的摩擦力可以忽略不計,長木板A與滑塊C組成的系統(tǒng),在碰撞過程中動量守恒,則mAv0=mAvA+mCvC兩者碰撞后,長木板A與滑塊B組成的系統(tǒng),在兩者達到同速之前所受合外力為零,系統(tǒng)動量守恒,mAvA+mBv0=(mA+mB)v長木板A和滑塊B達到共同速度后,恰好不再與滑塊C碰撞,則最后三者速度相等,vC=v聯(lián)立以上各式,代入數值解得vA=2m/s。-27-考點一考點二考點三(3)整個作用過程中,A、B、C三個物體組成的系統(tǒng)動量守恒,最終三者具有相同的速度,根據動量守恒(mA+mB)v0=(mA+mB+mC)v代入數據可得v=3m/s三者最后的速度v=3m/s。

18、答案： (1)2m/s(2)15J(3)3m/s-28-考點一考點二考點三方法歸納應用動量守恒定律解題的步驟(1)明確研究對象,確定系統(tǒng)的組成(系統(tǒng)包括哪幾個物體及研究的過程);(2)進行受力分析,判斷系統(tǒng)動量是否守恒(或某一方向上是否守恒);(3)規(guī)定正方向,確定初末狀態(tài)動量;(4)由動量守恒定律列出方程;(5)代入數據,求出結果,必要時討論說明。-29-考點一考點二考點三突破訓練突破訓練4.(多選)質量為m的小車中掛有一個單擺,擺球的質量為m0,小車和單擺以恒定的速度v0沿水平地面運動,與位于正對面的質量為m1的靜止木塊發(fā)生碰撞,碰撞時間極短,在碰撞過程中,下列哪些說法是可能發(fā)生的()A.

19、小車、木塊、擺球的速度都發(fā)生變化,分別為v1、v2和v3,且滿足(m+m0)v0=mv1+m1v2+m0v3B.擺球的速度不變,小車和木塊的速度為v1、v2,且滿足mv0=mv1+m1v2C.擺球的速度不變,小車和木塊的速度都為v,且滿足mv0=(m+m1)vD.小車和擺球的速度都變?yōu)関1,木塊的速度變?yōu)関2,且滿足(m+m0)v0=(m+m0)v1+m1v2 答案解析解析關閉小車與木塊相碰,發(fā)生的將有兩個過程:其一是,小車與木塊相碰,作用時間極短,過程結束時小車與木塊速度發(fā)生了變化,而小球的速度未變;其二是,擺球將要相對于車向右擺動,又導致小車與木塊速度的改變。但是題目中已明確指出只需討論碰

20、撞的極短過程,不需考慮第二過程。因此,我們只需分析B、C兩項。其實,小車與木塊相碰后,將可能會出現兩種情況,即碰撞后小車與木塊合二為一或它們碰后又分開,前者正是C項所描述的,后者正是B項所描述的,所以B、C兩項正確。 答案解析關閉BC-30-考點一考點二考點三5.(2016江蘇南京模擬)如圖所示,甲、乙兩船的總質量(包括船、人和貨物)分別為10m、12m,兩船沿同一直線同一方向運動,速度分別為2v0、v0。為避免兩船相撞,乙船上的人將一質量為m的貨物沿水平方向拋向甲船,甲船上的人將貨物接住,求拋出貨物的最小速度。(不計水的阻力) 答案解析解析關閉設乙船上的人拋出貨物的最小速度大小為vmin,拋出貨物后船的速度為v1,甲船上的人接到貨物后船的速度為v2,由動量守恒定律得12mv0=11mv1-mvmin10m2v0-mvmin=11mv2為避免兩船相撞應滿足v1=v2聯(lián)立式得vmin=4v0。 答案解析關閉4v0