2019版高考物理總復(fù)習(xí) 第六章 碰撞與動(dòng)量守恒 基礎(chǔ)課2 動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用課件.ppt

基礎(chǔ)課2動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用 動(dòng)量守恒定律 1 內(nèi)容如果一個(gè)系統(tǒng) 或者所受外力的為零 這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變 2 表達(dá)式 1 p 系統(tǒng)相互作用前總動(dòng)量p等于相互作用后的總動(dòng)量p 2 m1v1 m2v2 相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng) 作用前的動(dòng)量和等于作用后的動(dòng)量和 3 p1 相互作用的兩個(gè)物體動(dòng)量的增量等大反向 知識(shí)排查 不受外力 矢量和 p m1v1 m2v2 p2 3 動(dòng)量守恒的條件 1 理想守恒 系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為零 則系統(tǒng)動(dòng)量守恒 2 近似守恒 系統(tǒng)受到的外力矢量和不為零 但當(dāng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí) 系統(tǒng)的動(dòng)量可近似看成守恒 3 某一方向上守恒 系統(tǒng)在某個(gè)方向上所受外力矢量和為零時(shí) 系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒 彈性碰撞和非彈性碰撞 1 碰撞物體間的相互作用持續(xù)時(shí)間 而物體間相互作用力的現(xiàn)象 2 特點(diǎn)在碰撞現(xiàn)象中 一般都滿足內(nèi)力外力 可認(rèn)為相互碰撞的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 很短 很大 遠(yuǎn)大于 3 分類 守恒 最多 1 系統(tǒng)動(dòng)量不變是指系統(tǒng)的動(dòng)量大小和方向都不變 2 系統(tǒng)的動(dòng)量守恒時(shí) 機(jī)械能也一定守恒 3 只要系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力 系統(tǒng)的動(dòng)量就不可能守恒 答案 1 2 3 小題速練 1 思考判斷 2 人教版選修3 5 P16 T5改編 某機(jī)車以0 8m s的速度駛向停在鐵軌上的15節(jié)車廂 跟它們對(duì)接 機(jī)車跟第1節(jié)車廂相碰后 它們連在一起具有一個(gè)共同的速度 緊接著又跟第2節(jié)車廂相碰 就這樣 直至碰上最后一節(jié)車廂 設(shè)機(jī)車和車廂的質(zhì)量都相等 則跟最后一節(jié)車廂相碰后車廂的速度為 鐵軌的摩擦忽略不計(jì) A 0 053m sB 0 05m sC 0 057m sD 0 06m s 答案B 3 人教版選修3 5 P17 T6改編 如圖1所示 在光滑水平面的左側(cè)固定一豎直擋板 A球在水平面上靜止放置 B球向左運(yùn)動(dòng)與A球發(fā)生正碰 B球碰撞前 后的速率之比為3 1 A球垂直撞向擋板 碰后原速率返回 兩球剛好不發(fā)生第二次碰撞 則A B兩球的質(zhì)量比為 A 1 2B 2 1C 1 4D 4 1 圖1 答案D 動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用 動(dòng)量守恒定律的 六種 性質(zhì) 1 2017 北京東城區(qū)模擬 多選 兩物體組成的系統(tǒng)總動(dòng)量守恒 這個(gè)系統(tǒng)中 A 一個(gè)物體增加的速度等于另一個(gè)物體減少的速度B 一物體受合力的沖量與另一物體所受合力的沖量相同C 兩個(gè)物體的動(dòng)量變化總是大小相等 方向相反D 系統(tǒng)總動(dòng)量的變化為零 解析兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)總動(dòng)量守恒 即p1 p2 p1 p2 等式變形后得p1 p1 p2 p2 即 p1 p2 m1 v1 m2 v2 所以每個(gè)物體的動(dòng)量變化大小相等 方向相反 但是只有在兩物體質(zhì)量相等的情況下才有一個(gè)物體增加的速度等于另一個(gè)物體減少的速度 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 C正確 根據(jù)動(dòng)量定理得I1 p1 I2 p2 每個(gè)物體的動(dòng)量變化大小相等 方向相反 所以每個(gè)物體受到的沖量大小相等 方向相反 故選項(xiàng)B錯(cuò)誤 兩物體組成的系統(tǒng)總動(dòng)量守恒 即系統(tǒng)總動(dòng)量的變化為零 選項(xiàng)D正確 答案CD 2 2017 全國(guó)卷 14 將質(zhì)量為1 00kg的模型火箭點(diǎn)火升空 50g燃燒的燃?xì)庖源笮?00m s的速度從火箭噴口在很短時(shí)間內(nèi)噴出 在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g 火箭的動(dòng)量大小為 噴出過程中重力和空氣阻力可忽略 A 30kg m sB 5 7 102kg m sC 6 0 102kg m sD 6 3 102kg m s解析設(shè)火箭的質(zhì)量為m1 燃?xì)獾馁|(zhì)量為m2 由題意可知 燃?xì)獾膭?dòng)量p2 m2v2 50 10 3 600kg m s 30kg m s 根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得0 m1v1 m2v2 則火箭的動(dòng)量大小為p1 m1v1 m2v2 30kg m s 所以選項(xiàng)A正確 B C D錯(cuò)誤 答案A 3 人教版選修3 5 P17 T7改編 懸繩下吊著一個(gè)質(zhì)量為M 9 99kg的沙袋 構(gòu)成一個(gè)單擺 擺長(zhǎng)L 1m 一顆質(zhì)量m 10g的子彈以v0 500m s的水平速度射入沙袋 瞬間與沙袋達(dá)到共同速度 不計(jì)懸繩質(zhì)量 g取10m s2 則此時(shí)懸繩的拉力為 A 35NB 100NC 102 5ND 350N 答案C 4 2018 東營(yíng)模擬 如圖2所示 甲 乙兩名宇航員正在離空間站一定距離的地方執(zhí)行太空維修任務(wù) 某時(shí)刻甲 乙都以大小為v0 2m s的速度相向運(yùn)動(dòng) 甲 乙和空間站在同一直線上且可視為質(zhì)點(diǎn) 甲和他的裝備總質(zhì)量為M1 90kg 乙和他的裝備總質(zhì)量為M2 135kg 為了避免直接相撞 乙從自己的裝備中取出一質(zhì)量為m 45kg的物體A推向甲 甲迅速接住A后即不再松開 此后甲 乙兩宇航員在空間站外做相對(duì)距離不變的同向運(yùn)動(dòng) 且安全 飄 向空間站 設(shè)甲 乙距離空間站足夠遠(yuǎn) 本題中的速度均指相對(duì)空間站的速度 圖2 1 乙要以多大的速度v 相對(duì)于空間站 將物體A推出 2 設(shè)甲與物體A作用時(shí)間為t 0 5s 求甲與A的相互作用力F的大小 解析 1 以甲 乙 A三者組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象 系統(tǒng)動(dòng)量守恒 以乙運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?則有M2v0 M1v0 M1 M2 v1以乙和A組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象 由動(dòng)量守恒得M2v0 M2 m v1 mv代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得v1 0 4m s v 5 2m s 2 以甲為研究對(duì)象 由動(dòng)量定理得Ft M1v1 M1v0 代入數(shù)據(jù)解得F 432N 答案 1 5 2m s 2 432N 應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題時(shí)應(yīng)該首先判斷動(dòng)量是否守恒 這就需要理解好動(dòng)量守恒的條件 基本思路如下 碰撞模型的規(guī)律及應(yīng)用 1 碰撞現(xiàn)象滿足的規(guī)律 1 動(dòng)量守恒定律 2 機(jī)械能不增加 3 速度要合理 若碰前兩物體同向運(yùn)動(dòng) 則應(yīng)有v后 v前 碰后原來在前面的物體速度一定增大 若碰后兩物體同向運(yùn)動(dòng) 則應(yīng)有v前 v后 碰前兩物體相向運(yùn)動(dòng) 碰后兩物體的運(yùn)動(dòng)方向不可能都不改變 2 彈性碰撞的結(jié)論 典例 如圖3所示 在光滑水平面上A B兩小球沿同一方向運(yùn)動(dòng) A球的動(dòng)量pA 4kg m s B球的質(zhì)量mB 1kg 速度vB 6m s 已知兩球相碰后 A球的動(dòng)量減為原來的一半 方向與原方向一致 求 1 碰撞后B球的速度 2 A球的質(zhì)量范圍 圖3 解析 1 由題意知pA 2kg m s 根據(jù)動(dòng)量守恒定律有pA mBvB pA mBvB 解得vB 8m s 1 如圖4所示 在光滑的水平面上有三個(gè)完全相同的小球 它們排成一條直線 小球2 3靜止 并靠在一起 球1以速度v0射向它們 設(shè)碰撞中不損失機(jī)械能 則碰后三個(gè)小球的速度值是 圖4 答案D 2 2018 安徽江南十校聯(lián)考 如圖5所示 一個(gè)質(zhì)量為m的物塊A與另一個(gè)質(zhì)量為2m的物塊B發(fā)生正碰 碰后B物塊剛好能落入正前方的沙坑中 假如碰撞過程中無機(jī)械能損失 已知物塊B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0 1 與沙坑的距離為0 5m g取10m s2 物塊可視為質(zhì)點(diǎn) 則A碰撞前瞬間的速度為 A 0 5m sB 1 0m sC 1 5m sD 2 0m s 圖5 答案C 3 A B兩物體在水平面上相向運(yùn)動(dòng) 其中物體A的質(zhì)量為mA 4kg 兩球發(fā)生相互作用前后的運(yùn)動(dòng)情況如圖6所示 則 1 由圖可知A B兩物體在什么時(shí)刻發(fā)生碰撞 B物體的質(zhì)量mB為多少 2 碰撞過程中 系統(tǒng)的機(jī)械能損失多少 圖6 解析 1 由圖象知 在t 2s時(shí)刻A B相撞 碰撞前 后 A B的速度分別為 由動(dòng)量守恒定律有mAvA mBvB mA mB vAB 解得mB 6kg 2 碰撞過程損失的機(jī)械能 答案 1 2s6kg 2 30J 人船模型 問題 模型建構(gòu)能力的培養(yǎng) 1 人船模型 問題兩個(gè)原來靜止的物體發(fā)生相互作用時(shí) 若所受外力的矢量和為零 則動(dòng)量守恒 在相互作用的過程中 任一時(shí)刻兩物體的速度大小之比等于質(zhì)量的反比 這樣的問題歸為 人船模型 問題 2 人船模型 的特點(diǎn) 例 如圖7所示 長(zhǎng)為L(zhǎng) 質(zhì)量為M的小船停在靜水中 質(zhì)量為m的人從靜止開始從船頭走到船尾 不計(jì)水的阻力 求船和人相對(duì)地面的位移各為多少 圖7 解析設(shè)任一時(shí)刻人與船的速度大小分別為v1 v2 作用前都靜止 因整個(gè)過程中動(dòng)量守恒 所以有mv1 Mv2 針對(duì)訓(xùn)練1 如圖8所示小船靜止于水面上 站在船尾上的漁夫不斷將魚拋向船頭的船艙內(nèi) 將一定質(zhì)量的魚拋完后 關(guān)于小船的速度和位移 下列說法正確的是 A 向左運(yùn)動(dòng) 船向左移一些B 小船靜止 船向左移一些C 小船靜止 船向右移一些D 小船靜止 船不移動(dòng) 圖8 解析人 船 魚構(gòu)成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒 據(jù) 人船模型 魚動(dòng)船動(dòng) 魚停船靜止 魚對(duì)地發(fā)生向左的位移 則人船的位移向右 故選項(xiàng)C正確 答案C 針對(duì)訓(xùn)練2 如圖9所示 氣球下面有一根長(zhǎng)繩 一個(gè)質(zhì)量為m1 50kg的人抓在氣球下方 氣球和長(zhǎng)繩的總質(zhì)量為m2 20kg 長(zhǎng)繩的下端剛好和水平面接觸 當(dāng)靜止時(shí)人離地面的高度為h 5m 如果這個(gè)人開始沿繩向下滑 當(dāng)他滑到繩下端時(shí) 他離地面高度是 可以把人看做質(zhì)點(diǎn) A 5mB 3 6mC 2 6mD 8m 圖9 答案B 人船模型 問題應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 1 適用條件 系統(tǒng)由兩個(gè)物體組成且相互作用前靜止 系統(tǒng)總動(dòng)量為零 在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過程中至少有一個(gè)方向的動(dòng)量守恒 如水平方向或豎直方向 2 畫草圖解題時(shí)要畫出各物體的位移關(guān)系草圖 找出各長(zhǎng)度間的關(guān)系 注意兩物體的位移是相對(duì)同一參考系的位移