物理第六章 碰撞与动量守恒(第2课时)动量守恒定律.ppt
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1、第第2 2课时动量守恒定律课时动量守恒定律回扣教材回扣教材考点扫描考点扫描真题在线真题在线回扣教材回扣教材梳理知识梳理知识 夯基础夯基础知识整合知识整合一、动量守恒定律一、动量守恒定律1.1.内容内容:如果一个系统如果一个系统 ,或者所受或者所受 为为0,0,这个系统的总动量保持不变这个系统的总动量保持不变.2.2.表达式表达式m m1 1v v1 1+m+m2 2v v2 2=或或p=p.p=p.3.3.适用条件适用条件(1)(1)理想守恒理想守恒:系统不受外力或所受系统不受外力或所受 为零为零,则系统动量守恒则系统动量守恒.(2)(2)近似守恒近似守恒:系统受到的合力不为零系统受到的合力不
2、为零,但当内力远但当内力远 外力时外力时,系统系统的动量可近似看成守恒的动量可近似看成守恒.(3)(3)分方向守恒分方向守恒:系统在某个方向上所受合力为零时系统在某个方向上所受合力为零时,系统在该方向上动系统在该方向上动量守恒量守恒.不受外力不受外力外力的矢量和外力的矢量和m m1 1v v1 1+m+m2 2v v2 2外力的合力外力的合力大于大于二、弹性碰撞和非弹性碰撞二、弹性碰撞和非弹性碰撞1.1.碰撞碰撞碰撞是指物体间的相互作用持续时间碰撞是指物体间的相互作用持续时间 ,而物体间的相互作用而物体间的相互作用力力 的现象的现象.2.2.特点特点在碰撞现象中在碰撞现象中,一般都满足内力一般
3、都满足内力 外力外力,可认为相互碰撞的系统可认为相互碰撞的系统动量守恒动量守恒.3.3.分类分类动量是否守恒量是否守恒机械能是否守恒机械能是否守恒弹性碰撞性碰撞守恒守恒 .非非弹性碰撞性碰撞守恒守恒有有损失失完全非完全非弹性碰撞性碰撞守恒守恒损失失 .很短很短很大很大远大于远大于守恒守恒最大最大三、反冲运动三、反冲运动观察下面两幅图观察下面两幅图,思考图思考图(甲甲)中喷灌工作原理以及图中喷灌工作原理以及图(乙乙)中运载火箭升空原中运载火箭升空原理理,填充以下内容填充以下内容:(1)(1)在某些情况下在某些情况下,原来系统内物体具有相同的速度原来系统内物体具有相同的速度,发生相互作用后各部分发
4、生相互作用后各部分的末速度不再相同而分开的末速度不再相同而分开.这类问题相互作用的过程中系统的动能这类问题相互作用的过程中系统的动能 ,且且常伴有其他形式能向动能的转化常伴有其他形式能向动能的转化.(2)(2)反冲运动的过程中反冲运动的过程中,如果合外力为零或外力的作用如果合外力为零或外力的作用 物体间的相物体间的相互作用力互作用力,可利用动量守恒定律来处理可利用动量守恒定律来处理.四、爆炸问题四、爆炸问题爆炸与碰撞类似爆炸与碰撞类似,物体间的相互作用力很大物体间的相互作用力很大,且且 系统所受的外力系统所受的外力,所以系统动量所以系统动量 ,爆炸过程中位移很小爆炸过程中位移很小,可忽略不计可
5、忽略不计,作用后从相互作用作用后从相互作用前的位置以新的动量开始运动前的位置以新的动量开始运动.增大增大远小于远小于远大于远大于守恒守恒问题思考问题思考1.1.甲、乙两人静止在光滑的冰面上甲、乙两人静止在光滑的冰面上,甲推了乙一下甲推了乙一下,结果两人向相反方向结果两人向相反方向滑去滑去,如图所示如图所示.解析解析:(1)(1)在光滑的冰面上在光滑的冰面上,甲与乙之间的作用为内力甲与乙之间的作用为内力,系统所受外力系统所受外力的矢量和为的矢量和为0.0.(2)(2)甲、乙构成的系统动量守恒甲、乙构成的系统动量守恒,甲推乙后甲推乙后,他们都有了动量他们都有了动量,但总动但总动量依然等于甲推乙之前
6、的总动量量依然等于甲推乙之前的总动量,所以总动量还等于所以总动量还等于0.0.选修选修3 3-5P5P1212图图16.216.2-7 7(1)(1)甲推乙的过程中甲推乙的过程中,甲和乙构成的系统所受外力的矢甲和乙构成的系统所受外力的矢量和为多少量和为多少?(2)(2)在甲推乙之前在甲推乙之前,他们的总动量为他们的总动量为0;0;甲推乙后甲推乙后,他们他们都有了动量都有了动量,总动量还等于总动量还等于0 0吗吗?(3)(3)已知甲的质量为已知甲的质量为m m甲甲=35 kg,=35 kg,乙的质量为乙的质量为m m乙乙=50 kg,=50 kg,则甲的速率与乙的速率之比是多大则甲的速率与乙的速
7、率之比是多大?2.2.在光滑水平面上在光滑水平面上,一个质量为一个质量为m=0.1 kgm=0.1 kg的滑块以的滑块以v=2 v=2 m/sm/s的速度与另一的速度与另一相同质量、静止的滑块相撞相同质量、静止的滑块相撞,碰撞后两个滑块粘在一起碰撞后两个滑块粘在一起,如图所示如图所示.解析解析:(1)(1)两滑块碰撞过程中动量守恒两滑块碰撞过程中动量守恒,有有mvmv=2mv,=2mv,得出得出v=1 v=1 m/sm/s.(1)(1)碰撞后两滑块的共同速度碰撞后两滑块的共同速度vv为多大为多大?(2)(2)碰撞前、后两滑块的总动能碰撞前、后两滑块的总动能E Ek1k1,E,Ek2k2分别为多
8、少分别为多少?(3)(3)碰撞过程中能量守恒吗碰撞过程中能量守恒吗?这种碰撞属于哪种类型这种碰撞属于哪种类型的碰撞的碰撞?选修选修3 3-5P5P1717图图16.416.4-1 1(3)(3)碰撞过程中碰撞过程中,两滑块的总动能有损失两滑块的总动能有损失,能量不守恒能量不守恒,这样的碰撞是这样的碰撞是非弹性碰撞非弹性碰撞.答案答案:(1)1(1)1 m/sm/s(2)0.2 J(2)0.2 J0.1 J (3)0.1 J (3)能量不守恒非弹性碰撞能量不守恒非弹性碰撞考点扫描考点扫描重点透析重点透析 通热点通热点考点一动量守恒定律的理解考点一动量守恒定律的理解要点透析要点透析1.1.动量守恒
9、定律的三个表达式动量守恒定律的三个表达式(1)(1)作用前、后都运动的两个物体组成的系统作用前、后都运动的两个物体组成的系统:m m1 1v v1 1+m+m2 2v v2 2=m=m1 1v v1 1+m+m2 2v v2 2.(2)(2)原来静止的两物体原来静止的两物体(爆炸、反冲等爆炸、反冲等):):0=m0=m1 1v v1 1+m+m2 2v v2 2.(3)(3)作用后两物体共速作用后两物体共速:m m1 1v v1 1+m+m2 2v v2 2=(m=(m1 1+m+m2 2)v.)v.2.2.理解动量守恒定律时应注意的理解动量守恒定律时应注意的“五性五性”条件性条件性 首先判断
10、系首先判断系统是否是否满足守恒条件足守恒条件(合力合力为零零)相相对性性 公式中公式中v v1 1,v,v2 2,v,v1 1,v,v2 2必必须相相对于同一个于同一个惯性系性系同同时性性公式中公式中v v1 1,v,v2 2是在相互作用前同一是在相互作用前同一时刻的速度刻的速度,v,v1 1,v,v2 2是相互作用是相互作用后同一后同一时刻的速度刻的速度矢量性矢量性应先先选取正方向取正方向,凡是与凡是与选取的正方向一致的取的正方向一致的动量量为正正值,相反相反为负值普适性普适性 不不仅适用于低速宏适用于低速宏观系系统,也适用于高速微也适用于高速微观系系统典例突破典例突破解析解析:两物体被同时
11、释放后两物体被同时释放后,A,B,A,B受到平板车的滑动摩擦力受到平板车的滑动摩擦力F Ff f=FFN N,F,FNANA F FNBNB,若若相同相同,则则F FfAfA F FfBfB,A,B,A,B组成系统的合外力不等于零组成系统的合外力不等于零,故故A,BA,B组成的组成的系统动量不守恒系统动量不守恒,选项选项A A错误错误;若若A,BA,B与小车与小车C C组成系统组成系统,A,A与与C,BC,B与与C C的摩的摩擦力则为系统内力擦力则为系统内力,A,B,C,A,B,C组成的系统受到的合外力为零组成的系统受到的合外力为零,该系统动量该系统动量守恒守恒,选项选项B,DB,D正确正确;
12、若若A,BA,B所受的摩擦力大小相等所受的摩擦力大小相等,A,B,A,B组成系统组成系统,A,B,A,B受受到的摩擦力合力为零到的摩擦力合力为零,该系统动量也是守恒的该系统动量也是守恒的,选项选项C C正确正确.答案答案:BCDBCD【例例1 1】(多选多选)如图所示如图所示,A,B,A,B两物体质量之比两物体质量之比m mA AmmB B=32,=32,原来静止在平原来静止在平板小车板小车C C上上,A,B,A,B间有一根被压缩的弹簧间有一根被压缩的弹簧,地面光滑地面光滑.当两物体被同时释放后当两物体被同时释放后,则则()A.A.若若A,BA,B与平板车上表面间的动摩擦因数相同与平板车上表面
13、间的动摩擦因数相同,A,B,A,B组成系统的动量守恒组成系统的动量守恒B.B.若若A,BA,B与平板车上表面间的动摩擦因数相同与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A,B,C,A,B,C组成系统的动量守恒组成系统的动量守恒C.C.若若A,BA,B所受的摩擦力大小相等所受的摩擦力大小相等,A,B,A,B组成系统的动量守恒组成系统的动量守恒D.D.若若A,BA,B所受的摩擦力大小相等所受的摩擦力大小相等,A,B,C,A,B,C组成系统的动量守恒组成系统的动量守恒题后反思题后反思 动量守恒的判断动量守恒的判断(1)(1)分析题意分析题意,明确研究对象明确研究对象.确定所研究的系统是由哪些物体组成的确定所
14、研究的系统是由哪些物体组成的.(2)(2)要对各阶段所选系统内的物体进行受力分析要对各阶段所选系统内的物体进行受力分析,隔离看一看隔离看一看,整体看一整体看一看看,区分系统内力和外力区分系统内力和外力.在受力分析的基础上根据动量守恒定律条件在受力分析的基础上根据动量守恒定律条件,判断能否满足动量守恒判断能否满足动量守恒.即时巩固即时巩固1.1.动量守恒、机械能守恒的判断动量守恒、机械能守恒的判断(2016(2016山东日照质检山东日照质检)如图所示的如图所示的装置中装置中,木块木块B B与水平面间的接触面是光滑的与水平面间的接触面是光滑的,子弹子弹A A沿水平方向射入木沿水平方向射入木块后留在
15、木块内块后留在木块内,将弹簧压缩到最短将弹簧压缩到最短,弹簧左端连着墙壁弹簧左端连着墙壁,现将子弹、木现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象块和弹簧合在一起作为研究对象(系统系统),),则此系统在从子弹开始射入木则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中块到弹簧压缩至最短的整个过程中()A.A.动量守恒、机械能守恒动量守恒、机械能守恒B.B.动量不守恒、机械能不守恒动量不守恒、机械能不守恒C.C.动量守恒、机械能不守恒动量守恒、机械能不守恒D.D.动量不守恒、机械能守恒动量不守恒、机械能守恒解析解析:系统在从子弹开始射入到弹簧被压缩至最短的整个过程中系统在从子弹开始射入到弹簧被
16、压缩至最短的整个过程中,由于墙由于墙壁对弹簧有力的作用壁对弹簧有力的作用,系统所受的外力之和不为零系统所受的外力之和不为零,所以系统动量不守恒所以系统动量不守恒;在整个过程中在整个过程中,由于子弹射入木块的过程中有内能产生由于子弹射入木块的过程中有内能产生,所以系统机械所以系统机械能不守恒能不守恒,故选项故选项B B正确正确,A,C,D,A,C,D错误错误.B B 2.2.导学号导学号 00622414 00622414 分方向动量守恒分方向动量守恒(多选多选)如图所示如图所示,小车放在光滑的小车放在光滑的水平面上水平面上,将系着绳的小球拉开到一定的角度将系着绳的小球拉开到一定的角度,然后同时
17、放开小球和小车然后同时放开小球和小车,那么在以后的过程中那么在以后的过程中()A.A.小球向左摆动时小球向左摆动时,小车也向左运动小车也向左运动,且系统动量守恒且系统动量守恒B.B.小球向左摆动时小球向左摆动时,小车向右运动小车向右运动,且系统在水平方向上动量守恒且系统在水平方向上动量守恒C.C.小球向左摆到最高点小球向左摆到最高点,小球的速度为零而小车的速度不为零小球的速度为零而小车的速度不为零D.D.在任意时刻在任意时刻,小球和小车在水平方向上的动量一定大小相等、方向相反小球和小车在水平方向上的动量一定大小相等、方向相反BDBD解析解析:以小球和小车组成的系统为研究对象以小球和小车组成的系
18、统为研究对象,在水平方向上不受外力的在水平方向上不受外力的作用作用,所以系统在水平方向上动量守恒所以系统在水平方向上动量守恒.由于初始状态小车与小球均静由于初始状态小车与小球均静止止,所以小球与小车在水平方向上的动量要么都为零所以小球与小车在水平方向上的动量要么都为零,要么大小相等、要么大小相等、方向相反方向相反,所以选项所以选项A,CA,C错误错误,B,D,B,D正确正确.考点二碰撞现象考点二碰撞现象要点透析要点透析当当m m1 1m m2 2时时,v,v1 1=-v=-v0 0,v,v2 2=0(=0(速度反向速度反向)当当m m1 1mm2 2时时,v,v1 10,v0,v2 20(0(
19、同向运动同向运动)当当m m1 1mm2 2时时,v,v1 10,v0(0(反向运动反向运动)当当m m1 1m m2 2时时,v,v1 1=v=v0 0,v,v2 2=2v=2v0 0(同向运动同向运动)2.2.碰撞问题的解答应同时遵循三条原则碰撞问题的解答应同时遵循三条原则(1)(1)动量守恒动量守恒:即即p p1 1+p+p2 2=p=p1 1+p+p2 2(3)(3)速度要符合实际情景速度要符合实际情景:如果碰撞前两物体同向运动如果碰撞前两物体同向运动,则后面物体的速度必大于前面物体的速度则后面物体的速度必大于前面物体的速度,否则无法实现碰撞否则无法实现碰撞.碰撞后碰撞后,原来在前的物
20、体的速度一定增大原来在前的物体的速度一定增大,且原来在前的物体的速度大于且原来在前的物体的速度大于或等于原来在后的物体的速度或等于原来在后的物体的速度,否则就违背了实际情况否则就违背了实际情况.如果碰前两物体是相向运动如果碰前两物体是相向运动,则碰后两物体的运动方向不可能都不改变则碰后两物体的运动方向不可能都不改变,除非两物体碰撞后速度均为零除非两物体碰撞后速度均为零.多维突破多维突破高考题型高考题型1 1 两物体单过程的碰撞两物体单过程的碰撞【例例2 2】(2016(2016全国全国卷卷,35),35)如图所示如图所示,水平地面上有两个静止的小物水平地面上有两个静止的小物块块a a和和b,b
21、,其连线与墙垂直其连线与墙垂直;a;a和和b b相距相距l;bl;b与墙之间也相距与墙之间也相距l;al;a的质量为的质量为m,bm,b的质量为的质量为 m,m,两物块与地面间的动摩擦因数均相同两物块与地面间的动摩擦因数均相同,现使现使a a以初速度以初速度v v0 0向向右滑动右滑动,此后此后a a与与b b发生弹性碰撞发生弹性碰撞,但但b b没有与墙发生碰撞没有与墙发生碰撞,重力加速度大小重力加速度大小为为g,g,求物块与地面间的动摩擦因数满足的条件求物块与地面间的动摩擦因数满足的条件.核心点拨核心点拨 本题需要满足两个条件本题需要满足两个条件:(1)(1)小物块小物块a a减速运动距离减
22、速运动距离l l与小物块与小物块b b发生弹性碰撞发生弹性碰撞.(2)(2)碰后小物块碰后小物块b b做减速运动而与墙未发生碰撞做减速运动而与墙未发生碰撞.答案答案:见解析见解析误区警示误区警示 本题的易错点在于利用物理规律列方程时本题的易错点在于利用物理规律列方程时,列出的是不等式列出的是不等式,而不等式左右两边的大小关系是需要结合物理规律来分析判定的而不等式左右两边的大小关系是需要结合物理规律来分析判定的,尤其是尤其是不等式不等式“等号等号”的取舍的取舍.【针对训练针对训练】导学号导学号 00622415 00622415 如图如图(甲甲)所示所示,A,B,A,B两物体与水平面间的两物体与
23、水平面间的动摩擦因数相同动摩擦因数相同,A,A的质量为的质量为3 3 kg.Akg.A以一定的初速度向右滑动以一定的初速度向右滑动,与与B B发生碰撞发生碰撞,碰前碰前A A的速度变化如图的速度变化如图(乙乙)中图线中图线所示所示,碰后碰后A,BA,B的速度变化分别如图线的速度变化分别如图线,所示所示,g,g取取10 m/s10 m/s2 2,求求:(1)A(1)A与地面间的动摩擦因数与地面间的动摩擦因数;答案答案:(1)0.1(1)0.1(2)(2)物体物体B B的质量的质量.解析解析:(2)(2)由图由图(乙乙)得碰后得碰后A A的速度的速度v vA A=1=1 m/s,Bm/s,B的速度
24、的速度v vB B=3=3 m/sm/s,碰撞前碰撞前后后A,BA,B组成的系统动量守恒组成的系统动量守恒,则则m mA Av v1 1=m mA Av vA A+m+mB Bv vB B,可得可得m mB B=1 kg.=1 kg.答案答案:(2)1 kg(2)1 kg高考题型高考题型2 2 多物体多过程的碰撞多物体多过程的碰撞【例例3 3】(2013(2013全国全国卷卷,35),35)如图如图,光滑水平直轨道上有三个质量均为光滑水平直轨道上有三个质量均为m m的的物块物块A,B,C.BA,B,C.B的左侧固定一轻弹簧的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计弹簧左侧的挡板质量不计).).
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