高考物理总复习第6单元动量第18讲动量守恒定律及其应用.pptx
第18讲动量守恒定律及其应用知识自查必备 考点互动探究 教师备用习题知识自查必备【知识总览】不受外力m1v1+m2v2知识自查必备很短很大远大于不损失最多知识自查必备一部分反向守恒【辨别明理】(1)动量守恒定律中的速度是相对于同一参考系的速度.()(2)系统动量守恒,则机械能也守恒.()(3)质量相等的两个物体发生碰撞时,一定交换速度.()(4)系统的总动量不变是指系统总动量的大小保持不变.()知识自查必备(5)思索:碰撞过程除了系统动量守恒之外,还需要满足什么条件?碰撞与爆炸在能量转化方面有何不同?知识自查必备答案 碰撞过程除了系统动量守恒之外,还要满足的条件是系统动能不增加,碰撞结果要符合实际情况;碰撞过程系统动能不增加,而爆炸过程系统动能增加,这是二者最大的不同.考点一动量守恒条件的理解和应用应用动量守恒定律解题的一般步骤(1)确定研究系统(一般以相互作用的两个或多个物体),选取研究过程;(2)分析内力和外力的情况,判断是否符合动量守恒条件;(3)选定正方向,确定初、末状态的动量,最后根据动量守恒定律列方程求解.考点互动探究考点互动探究1.2021全国乙卷 如图所示,光滑水平地面上有一小车,一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连,另一端与滑块相连,滑块与车厢的水平底板间有摩擦.用力向右推动车厢,使弹簧压缩,撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动.在地面参考系(可视为惯性系)中,从撤去推力开始,小车、弹簧和滑块组成的系统()A.动量守恒,机械能守恒 B.动量守恒,机械能不守恒C.动量不守恒,机械能守恒 D.动量不守恒,机械能不守恒B解析 撤去推力后,小车、弹簧和滑块组成的系统所受合外力为零,所以系统动量守恒;由于滑块与车厢水平底板间有摩擦,小车与滑块相对运动的过程中会产生热量,所以三者组成的系统机械能不守恒,B正确.考点互动探究2.人教版选择性必修第一册改编 某机车以0.8 m/s的速度驶向停在铁轨上的15节车厢,跟它们对接.机车跟第1节车厢相碰后,它们连在一起具有一个共同的速度,紧接着又跟第2节车厢相碰,就这样,直至碰上最后一节车厢.设机车和车厢的质量都相等,则跟最后一节车厢相碰后车厢的速度为(铁轨的摩擦忽略不计)()A.0.053 m/s B.0.05 m/s C.0.057 m/s D.0.06 m/sB考点互动探究A考点互动探究考点互动探究要点总结动量守恒定律的五个特性系统性研究的对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统同时性动量是一个瞬时量,表达式中的p1、p2必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量,p1、p2必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量相对性各物体的速度必须是相对同一参考系的速度(一般是相对于地面)矢量性动量守恒定律的表达式为矢量方程,解题时应选取统一的正方向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,还适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统考点二碰撞问题考点互动探究考点互动探究对结果讨论:(1)若m1=m2,则v1=0,v2=v1,碰后实现了动量和动能的全部转移;(2)若m1m2,则v10,v20,碰后二者同向运动;(3)若m1m2,则v10,碰后二者反向运动.考点互动探究例1 2021广东惠州模拟 如图所示,两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块A的质量为m,速度大小为2v0,方向向右,滑块B的质量为2m,速度大小为v0,方向向左,两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是()A.A和B都向左运动 B.A和B都向右运动C.A静止,B向右运动 D.A向左运动,B向右运动D解析 以两滑块组成的系统为研究对象,两滑块碰撞过程动量守恒,由于初始状态系统的总动量为零,则碰撞后两滑块的动量之和也为零,所以A、B的运动方向相反或者两者都静止,而该碰撞为弹性碰撞,碰撞后两滑块的速度不可能都为零,则A应该向左运动,B应该向右运动,选项D正确,A、B、C错误.考点互动探究变式 2022厦门双十中学月考 如图所示,B、C、D、E、F五个小球并排放置在光滑的水平面上,B、C、D、E四个球质量相等,而F球质量小于B球质量,A球质量等于F球质量.A球以速度v0向B球运动,所发生的碰撞均为弹性碰撞,则碰撞之后()A.3个小球静止,3个小球运动 B.4个小球静止,2个小球运动C.5个小球静止,1个小球运动 D.6个小球都运动A解析 A、B质量不等,mAmF,则碰后E、F都向右运动,所以B、C、D静止,A向左运动,E、F向右运动,故A正确.考点互动探究考点互动探究B考点互动探究B考点互动探究考点互动探究例3 2022江苏淮阴中学月考 质量为m、速度为v的A球跟质量为3m的静止B球发生正碰,由于碰撞可能是弹性的,也可能是非弹性的,因此碰撞后B球的速度允许有不同的值,则碰撞后B球的速度可能是()A.0.8v B.0.6v C.0.4v D.0.2vC考点互动探究变式 (多选)A、B两球在光滑水平面上向同一方向运动,它们的动量分别是p1=6 kgm/s、p2=9 kgm/s,A球从后面追上B球并发生碰撞,碰后A球的动量变为3 kgm/s,则A、B两球质量m1与m2的关系可能是()A.m1=m2B.2m1=m2 C.3m1=m2 D.4m1=m2CD考点三人船模型、爆炸和反冲考点互动探究1.人船模型模型情景两个组成的系统动量守恒,开始时静止,之后一个物体在另一个物体上运动,求运动的距离满足规律由m1v1=-m2v2得m1x1=-m2x2(x1、x2均为沿动量方向相对于同一参考系的位移)考点互动探究2.爆炸现象的三个规律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系统受到的外力,所以在爆炸过程中,系统的总动量守恒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,所以爆炸后系统的总动能增加位置不变爆炸的时间极短,因而爆炸过程中物体的位移很小,一般可忽略不计,可以认为爆炸后的物体仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动考点互动探究3.对反冲运动的三点说明作用原理反冲运动是系统内物体之间的作用力和反作用力产生的效果动量守恒若反冲运动中系统不受外力或内力远大于外力,则反冲运动遵循动量守恒定律机械能增加反冲运动中,由于有其他形式的能转化为机械能,所以系统的总机械能增加考点互动探究C考点互动探究考点互动探究例5 2021浙江1月选考 在爆炸实验基地有一发射塔,发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪.爆炸物自发射塔竖直向上发射,上升到空中最高点时炸裂成质量之比为21、初速度均沿水平方向的两个碎块.遥控器引爆瞬间开始计时,在5 s末和6 s末先后记录到从空气中传来的碎块撞击地面的响声.已知声音在空气中的传播速度为340 m/s,忽略空气阻力.下列说法正确的是(g取10 m/s2)()A.两个碎块的位移大小之比为12B.爆炸物的爆炸点离地面高度为80 mC.爆炸后质量大的碎块的初速度为68 m/sD.爆炸后两个碎块落地点之间的水平距离为340 mB考点互动探究变式 2017全国卷 将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空,50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出.在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)()A.30 kgm/s B.5.7102 kgm/sC.6.0102 kgm/s D.6.3102 kgm/s考点互动探究A解析 在燃气喷出后的瞬间,喷出的燃气的动量p=mv=30 kgm/s,由动量守恒定律可得火箭的动量大小为30 kgm/s,选项A正确.素养发展多体碰撞的解题思路考点互动探究高中阶段研究的碰撞是一条直线上的对心碰撞,通常研究对象是两个物体.若出现多个物体,一般是分阶段碰撞,即分阶段求解,要明确每个阶段的碰撞研究对象和初末状态.考点互动探究AC考点互动探究考点互动探究考点互动探究ABD解析 当A、B、C三者的速度相等时,弹簧的弹性势能最大,对A、B、C三者组成的系统,由动量守恒定律得(mA+mB)v=(mA+mB+mC)vA,解得vA=2 m/s,选项A正确;考点互动探究B教师备用习题2.(多选)子弹水平射入一个置于光滑水平面上静止的木块并留在其中,则()A.子弹对木块的冲量一定大于木块对子弹的冲量B.子弹与木块的动量变化量大小相等、方向相反C.子弹与木块组成的系统动量守恒,机械能守恒D.子弹减少的动能大于木块增加的动能BD教师备用习题解析 子弹和木块组成的系统动量守恒,所以子弹对木块的冲量大小等于木块对子弹的冲量大小,动量变化量大小相等、方向相反,故B正确.系统动量守恒,机械能减小,子弹减少的动能有一部分发热消耗了,故子弹减少的动能大于木块增加的动能,故D正确.教师备用习题A教师备用习题C5.如图所示,光滑水平面上有三个大小相同的小球a、b、c,质量分别为m1=0.2 kg,m2=m3=0.6 kg,小球a左端靠着一固定竖直挡板,右端与一轻弹簧1拴接,处于静止状态,小球b和c用一根轻质细线拴接,它们中间夹着一个被压缩的轻弹簧2,弹簧与两小球均未拴接,它们以v0=1 m/s的速度在水平面上一起向左匀速运动.某时刻细线突然被烧断,轻弹簧将两小球弹开,弹开后小球c恰好静止,小球b向左运动一段时间后与弹簧1拴接,弹回时带动小球a运动.(1)求弹簧2最初具有的弹性势能Ep;(2)当弹簧1被拉伸到最长时,求小球a的速度大小v.教师备用习题答案(1)0.6 J(2)1.5 m/s教师备用习题
