2019高考物理一輪復習 第六章 動量守恒定律 力學三大觀點 第2節(jié) 動量守恒定律及其應用課件 新人教版.ppt

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第2節(jié)動量守恒定律及其應用 知識梳理 考點自診 一 動量守恒定律及其應用1 動量守恒定律 1 內容 如果一個系統(tǒng)不受外力 或者所受外力的矢量和為零 這個系統(tǒng)的總動量保持不變 這就是動量守恒定律 2 表達式 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 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng) 作用前的動量和等于作用后的動量和 p1 p2 相互作用的兩個物體動量的增量等大反向 p 0 系統(tǒng)總動量的增量為零 知識梳理 考點自診 2 動量守恒的條件不受外力或所受外力的合力為零 不是系統(tǒng)內每個物體所受的合外力都為零 更不能認為系統(tǒng)處于平衡狀態(tài) 知識梳理 考點自診 二 彈性碰撞和非彈性碰撞1 碰撞物體間的相互作用持續(xù)時間很短 而物體間相互作用力很大的現(xiàn)象 2 特點在碰撞現(xiàn)象中 一般都滿足內力遠大于外力 可認為相互碰撞的系統(tǒng)動量守恒 3 分類 知識梳理 考點自診 1 2017 江蘇卷 甲 乙兩運動員在做花樣滑冰表演 沿同一直線相向運動 速度大小都是1m s 甲 乙相遇時用力推對方 此后都沿各自原方向的反方向運動 速度大小分別為1m s和2m s 求甲 乙兩運動員的質量之比 答案 3 2 知識梳理 考點自診 2 2017 吉林長春南關區(qū)期末 運送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后 火箭做加速運動的原因是 A 燃料燃燒推動空氣 空氣反作用力推動火箭B 火箭發(fā)動機將燃料燃燒產生的氣體向后排出 氣體的反作用力推動火箭C 火箭吸入空氣 然后向后排出 空氣對火箭的反作用力推動火箭D 火箭燃料燃燒發(fā)熱 加熱周圍空氣 空氣膨脹推動火箭 答案 解析 知識梳理 考點自診 3 2017 江西南昌期末 有甲 乙兩滑塊 質量分別為3m和m 以相同的速率v在光滑水平面上相向運動 發(fā)生了碰撞 已知碰撞后 甲滑塊靜止不動 那么這次碰撞是 A 彈性碰撞B 非彈性碰撞C 完全非彈性碰撞D 條件不足 無法確定 答案 解析 知識梳理 考點自診 4 如圖所示 在光滑水平面上質量分別為mA 2kg mB 4kg 速率分別為vA 5m s vB 2m s的A B兩小球沿同一直線相向運動 則下列敘述正確的是 A 它們碰撞前的總動量是18kg m s 方向水平向右B 它們碰撞后的總動量是18kg m s 方向水平向左C 它們碰撞前的總動量是2kg m s 方向水平向右D 它們碰撞后的總動量是2kg m s 方向水平向左 答案 解析 知識梳理 考點自診 5 2017 安徽舒城縣月考 A球的質量是m B球的質量是2m 它們在光滑的水平面上以相同的動量運動 B在前 A在后 發(fā)生正碰后 A球仍朝原方向運動 但其速率是原來的一半 碰后兩球的速率比vA vB 為 A 1 2B 1 3C 2 1D 2 3 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 動量守恒定律的條件及應用1 動量守恒的條件 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)動量守恒 2 近似守恒 系統(tǒng)受到的外力矢量和不為零 但當內力遠大于外力時 系統(tǒng)的動量可近似看成守恒 3 某一方向上守恒 系統(tǒng)在某個方向上所受外力矢量和為零時 系統(tǒng)在該方向上動量守恒 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 2 動量守恒定律的 六種 性質 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 例1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 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 答案 4v0解析 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 先選乙船 人和貨物為研究系統(tǒng) 由動量守恒定律得12mv0 11mv1 mvmin 再選甲船 人和貨物為研究系統(tǒng) 由動量守恒定律得10m 2v0 mvmin 11mv2 為避免兩船相撞應滿足v1 v2 聯(lián)立 式得vmin 4v0 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 思維點撥選系統(tǒng) 選過程 查受力 建坐標 列方程 應用動量守恒定律解題時應該首先判斷動量是否守恒 這就需要理解好動量守恒的條件 基本思路如下 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學即練1 2017 全國卷 將質量為1 00kg的模型火箭點火升空 50g燃燒的燃氣以大小為600m s的速度從火箭噴口在很短時間內噴出 在燃氣噴出后的瞬間 火箭的動量大小為 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 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 2 2016 上海卷 如圖 粗糙水平面上 兩物體A B以輕繩相連 在恒力F作用下做勻速運動 某時刻輕繩斷開 A在F牽引下繼續(xù)前進 B最后靜止 則在B靜止前 A和B組成的系統(tǒng)動量 選填 守恒 或 不守恒 在B靜止后 A和B組成的系統(tǒng)動量 選填 守恒 或 不守恒 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 3 多選 2017 河南周口商水縣期中 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 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 碰撞模型的規(guī)律及應用1 碰撞現(xiàn)象滿足的規(guī)律 1 動量守恒定律 2 機械能不增加 3 速度要合理 若碰前兩物體同向運動 則應有v后 v前 碰后原來在前的物體速度一定增大 若碰后兩物體同向運動 則應有v前 v后 碰前兩物體相向運動 碰后兩物體的運動方向不可能都不改變 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 2 彈性碰撞的結論兩球發(fā)生彈性碰撞時應滿足動量守恒和機械能守恒 以質量為m1 速度為v1的小球與質量為m2的靜止小球發(fā)生正面彈性碰撞為例 則有m1v1 m1v1 m2v2 結論 1 當m1 m2時 v1 0 v2 v1 質量相等 速度交換 2 當m1 m2時 v1 0 v2 0 且v2 v1 大碰小 一起跑 3 當m10 小碰大 要反彈 4 當m1 m2時 v1 v1 v2 2v1 極大碰極小 大不變 小加倍 5 當m1 m2時 v1 v1 v2 0 極小碰極大 小等速率反彈 大不變 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 例2 2017 湖北宜昌西陵區(qū)期末 甲 乙兩球在水平光滑軌道上向同方向運動 已知它們的動量分別是p1 5kg m s p2 7kg m s 甲從后面追上乙并發(fā)生碰撞 碰后乙球的動量變?yōu)?0kg m s 則兩球質量m1與m2間的關系可能是 A m1 m2B 2m1 m2C 4m1 m2D 6m1 m2 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 思維點撥 1 甲 乙兩球在碰撞過程中動量是否守恒 2 系統(tǒng)的機械能會不會增加 3 碰撞后乙球的速度和甲球的速度有什么關系 答案 1 動量守恒 2 機械能不增加 3 v乙 v甲 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學即練4 2017 福建龍海期末 兩球A B在光滑水平面上沿同一直線 同一方向運動 mA 1kg mB 2kg vA 6m s vB 2m s 當A追上B并發(fā)生碰撞后不再發(fā)生二次碰撞 兩球A B速度的可能值是 A vA 5m s vB 2 5m sB vA 2m s vB 4m sC vA 4m s vB 7m sD vA 7m s vB 1 5m s 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 5 多選 2017 江西南昌模擬 A B兩物體在光滑水平面上沿同一直線運動 如圖表示發(fā)生碰撞前后的v t圖線 由圖線可以判斷 A A B的質量比為3 2B A B作用前后總動量守恒C A B作用前后總動量不守恒D A B作用前后總動能不變 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 人船模型 類問題的處理方法1 人船模型的適用條件物體組成的系統(tǒng)動量守恒且系統(tǒng)中物體原來均處于靜止狀態(tài) 合動量為0 2 人船模型的特點 1 遵從動量守恒定律 如圖所示 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 例3 2017 吉林長春南關區(qū)期末 載人氣球原靜止于高h的高空 氣球質量為m0 人的質量為m 若人沿繩梯滑至地面 則繩梯至少為多長 解析 氣球和人原來靜止于空中 說明系統(tǒng)所受合力為零 故人下滑過程中系統(tǒng)動量守恒 人著地時 繩梯至少應觸及地面 若設繩梯長為l 人沿繩梯滑至地面的時間為t 由動量守恒定律有 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 思維點撥氣球和人組成的系統(tǒng)是否符合 人船模型 畫出初 末狀態(tài)圖 找出各自對地位移 套用 人船模型 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學即練6 2018 河南鶴壁高中段考 有一只小船?？吭诤叴a頭 小船又窄又長 估計重一噸左右 一位同學想用一個卷尺粗略測定它的質量 他進行了如下操作 首先將船平行于碼頭自由停泊 輕輕從船尾上船 走到船頭停下 而后輕輕下船 用卷尺測出船后退的距離d 然后用卷尺測出船長L 已知他的自身質量為m 水的阻力不計 船的質量為 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 7 2017 內蒙古包頭九原區(qū)期末 如圖所示 一個傾角為 的直角斜面體靜置于光滑水平面上 斜面體質量為M 頂端高度為h 今有一質量為m的小物體 沿光滑斜面下滑 當小物體從斜面頂端自由下滑到底端時 斜面體在水平面上移動的距離是 答案 解析 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 子彈打木塊模型子彈打木塊的兩種常見類型 1 木塊放在光滑的水平面上 子彈以初速度v0射擊木塊 運動性質 子彈對地在滑動摩擦力作用下做勻減速直線運動 木塊在滑動摩擦力作用下做勻加速運動 圖象描述 從子彈擊中木塊時刻開始 在同一個v t坐標中 兩者的速度圖線如圖甲 子彈穿出木塊 或乙 子彈停留在木塊中 所示 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 圖中 圖線的縱坐標給出各時刻兩者的速度 圖線的斜率反映了兩者的加速度 兩圖線間陰影部分面積則對應了兩者間的相對位移 方法 把子彈和木塊看成一個系統(tǒng) 利用1 系統(tǒng)水平方向動量守恒 2 系統(tǒng)的能量守恒 機械能不守恒 3 對木塊和子彈分別利用動能定理 推論 系統(tǒng)損失的機械能等于阻力乘以相對位移 即 E Ffd 2 物塊固定在水平面 子彈以初速度v0射擊木塊 對子彈利用動能定理 可得 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 兩種類型的共同點 系統(tǒng)內相互作用的兩物體間的一對摩擦力做功的總和恒為負值 因為有一部分機械能轉化為內能 摩擦生熱的條件 必須存在滑動摩擦力和相對滑行的路程 大小為Q Ff s 其中Ff是滑動摩擦力的大小 s是兩個物體的相對位移 在一段時間內 子彈 射入 木塊 的深度 就是這段時間內兩者相對位移的大小 所以說是一個相對運動問題 靜摩擦力可對物體做功 但不能產生內能 因為兩物體的相對位移為零 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 例4如圖所示 在光滑水平面上有一輛質量M 8kg的平板小車 車上有一個質量m 1 9kg的木塊 木塊可視為質點 車與木塊均處于靜止狀態(tài) 一顆質量m0 0 1kg的子彈以v0 200m s的初速度水平向左飛 瞬間擊中木塊并留在其中 已知木塊與平板之間的動摩擦因數(shù) 0 5 g取10m s2 1 求子彈射入木塊后瞬間子彈和木塊的共同速度 2 若木塊不會從小車上落下 求三者的共同速度 3 若是木塊剛好不會從車上掉下 則小車的平板至少多長 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 答案 1 10m s 2 2m s 3 8m解析 1 子彈射入木塊過程系統(tǒng)動量守恒 以水平向左為正 則由動量守恒有m0v0 m0 m v1 2 子彈 木塊 小車系統(tǒng)動量守恒 以向左為正方向 由動量守恒定律得 m0 m v1 m0 m M v 3 子彈擊中木塊到木塊相對小車靜止過程 由能量守恒定律得 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 思維點撥 1 子彈射入木塊的過程中 子彈與木塊組成的系統(tǒng)動量守恒 由動量守恒定律可以求出共同速度 2 子彈 木塊 小車組成的系統(tǒng)動量守恒 由動量守恒定律求出它們的共同速度 3 對系統(tǒng)由能量守恒定律求出小車的平板的最小長度 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 即學即練8 2017 山西模擬 如圖所示 一質量m1 0 45kg的平頂小車靜止在光滑的水平軌道上 質量m2 0 5kg的小物塊 可視為質點 靜止在車頂?shù)挠叶?一質量為m0 0 05kg的子彈 以水平速度v0 100m s射中小車左端并留在車中 最終小物塊相對地面以2m s的速度滑離小車 已知子彈與車的作用時間極短 物塊與車頂面的動摩擦因數(shù) 0 8 認為最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 g取10m s2 求 1 子彈相對小車靜止時小車速度的大小 2 小車的長度L 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 答案 1 10m s 2 2m解析 1 子彈進入小車的過程中 子彈與小車組成的系統(tǒng)動量守恒 由動量守恒定律得m0v0 m0 m1 v1解得v1 10m s 2 三物體組成的系統(tǒng)動量守恒 由動量守恒定律得 m0 m1 v1 m0 m1 v2 m2v3解得v2 8m s由能量守恒定律可得 解得L 2m 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 9 質量為m的子彈 以水平初速度v0射向質量為m0的長方體木塊 1 設木塊可沿光滑水平面自由滑動 子彈留在木塊內 木塊對子彈的阻力恒為Ff 求子彈射入木塊的深度L 并討論 隨m0的增大 L如何變化 2 設v0 900m s 當木塊固定于水平面上時 子彈穿出木塊的速度為v1 100m s 若木塊可沿光滑水平面自由滑動 子彈仍以v0 900m s的速度射向木塊 發(fā)現(xiàn)子彈仍可穿出木塊 求的取值范圍 兩次子彈所受阻力相同 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四 解析 1 當木塊可自由滑動時 子彈 木塊所組成的系統(tǒng)動量守恒有mv0 m0 m v由動能定理得 木塊自由滑動時 設子彈恰好穿出木塊mv0 m0 m v 這種情況下 系統(tǒng)的動能損失仍等于阻力與相對移動距離之積 即 命題點一 命題點二 命題點三 命題點四