高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第六章 碰撞與動量守恒 基礎(chǔ)課2 動量守恒定律及其應(yīng)用課件 粵教版.ppt

基礎(chǔ)課2動量守恒定律及其應(yīng)用 知識點(diǎn)一 動量守恒定律及其應(yīng)用1 動量守恒定律 1 內(nèi)容 如果一個系統(tǒng) 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(dá)式 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 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 相互作用的兩個物體動量的增量等大反向 p 系統(tǒng)總動量的增量為零 不受外力 p m1v1 m2v2 p2 0 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(nèi)每個物體所受的合外力都為零 更不能認(rèn)為系統(tǒng)處于 狀態(tài) 平衡 知識點(diǎn)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 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)動量守恒 很短 很大 遠(yuǎn)大于 3 分類 守恒 最多 思考判斷 1 系統(tǒng)動量不變是指系統(tǒng)的動量大小和方向都不變 2 系統(tǒng)的動量守恒時 機(jī)械能也一定守恒 3 動量守恒定律表達(dá)式m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 一定是矢量式 應(yīng)用時一定要規(guī)定正方向 且其中的速度必須相對同一個參考系 4 若在光滑水平面上的兩球相向運(yùn)動 碰后均變?yōu)殪o止 則兩球碰前的動量大小一定相同 答案 1 2 3 4 動量守恒定律的條件及應(yīng)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(dāng)內(nèi)力遠(yuǎn)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 2 動量守恒定律的 六種 性質(zhì) 1 動量是否守恒的判斷 如圖1所示 小車與木箱緊挨著靜止在光滑的水平冰面上 現(xiàn)有一男孩站在小車上用力向右迅速推出木箱 關(guān)于上述過程 下列說法中正確的是 圖1 a 男孩和木箱組成的系統(tǒng)動量守恒b 小車與木箱組成的系統(tǒng)動量守恒c 男孩 小車與木箱三者組成的系統(tǒng)動量守恒d 木箱的動量增量與男孩 小車的總動量增量相同解析當(dāng)男孩 小車與木箱看做整體時水平方向所受的合外力才為零 所以選項(xiàng)c正確 答案c 2 動量守恒定律的應(yīng)用 如圖2 質(zhì)量為m的小船在靜止水面上以速率v0向右勻速行駛 一質(zhì)量為m的救生員站在船尾 相對小船靜止 若救生員以相對水面速率v水平向左躍入水中 則救生員躍出后小船的速率為 圖2 答案c 3 動量守恒中的臨界問題 如圖3所示 甲 乙兩船的總質(zhì)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(yùn)動 速度分別為2v0 v0 為避免兩船相撞 乙船上的人將一質(zhì)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 圖3 解析設(shè)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 mvmin 10m 2v0 mvmin 11mv2 為避免兩船相撞應(yīng)滿足v1 v2 聯(lián)立 式得vmin 4v0答案4v0 應(yīng)用動量守恒定律解題時應(yīng)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 方法技巧 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 則應(yīng)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(yùn)動 則應(yīng)有v前 v后 碰前兩物體相向運(yùn)動 碰后兩物體的運(yùn)動方向不可能都不改變 結(jié)論 1 當(dāng)m1 m2時 v1 0 v2 v1 質(zhì)量相等 速度交換 2 當(dāng)m1 m2時 v1 0 v2 0 且v2 v1 大碰小 一起跑 3 當(dāng)m1 m2時 v1 0 v2 0 小碰大 要反彈 4 當(dāng)m1 m2時 v1 v0 v2 2v1 極大碰極小 大不變 小加倍 5 當(dāng)m1 m2時 v1 v1 v2 0 極小碰極大 小等速率反彈 大不變 典例 2015 全國卷 35 2 如圖4 在足夠長的光滑水平面上 物體a b c位于同一直線上 a位于b c之間 a的質(zhì)量為m b c的質(zhì)量都為m 三者均處于靜止?fàn)顟B(tài) 現(xiàn)使a以某一速度向右運(yùn)動 求m和m之間應(yīng)滿足什么條件 才能使a只與b c各發(fā)生一次碰撞 設(shè)物體間的碰撞都是彈性的 圖4 1 判斷碰撞后速度的可能值 a b兩球在光滑的水平面上同向運(yùn)動 ma 1kg mb 2kg va 6m s vb 2m s 當(dāng)a球追上b球并發(fā)生碰撞后 a b兩球速度的可能值是 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 解析由制約關(guān)系 可知 a球追上b球發(fā)生碰撞后一定有vb va 這樣排除了選項(xiàng)a d 再依據(jù)制約關(guān)系 可知 碰撞后動能不能增加 進(jìn)而排除選項(xiàng)c 對剩下的選項(xiàng)b 經(jīng)驗(yàn)證同時滿足上述三個制約關(guān)系 所以b正確 答案b 圖5 解析從兩小球碰撞后到它們再次相遇 小球a和b的速度大小保持不變 根據(jù)它們通過的路程 可知小球b和小球a在碰撞后的速度大小之比為4 1 設(shè)碰撞后小球a和b的速度分別為v1和v2 在碰撞過程中動量守恒 碰撞前后動能相等 3 非彈性碰撞 2015 全國卷 兩滑塊a b沿水平面上同一條直線運(yùn)動 并發(fā)生碰撞 碰撞后兩者粘在一起運(yùn)動 經(jīng)過一段時間后 從光滑路段進(jìn)入粗糙路段 兩者的位置x隨時間t變化的圖象如圖6所示 求 圖6 1 滑塊a b的質(zhì)量之比 2 整個運(yùn)動過程中 兩滑塊克服摩擦力做的功與因碰撞而損失的機(jī)械能之比 解析 1 設(shè)a b的質(zhì)量分別為m1 m2 a b碰撞前的速度為v1 v2 由題給圖象得v1 2m s v2 1m s a b發(fā)生完全非彈性碰撞 碰撞后兩滑塊的共同速度為v 由題給圖象得 答案 1 1 8 2 1 2 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?fàn)顟B(tài) 合動量為0 2 人船模型的特點(diǎn) 1 遵從動量守恒定律 如圖7所示 圖7 圖8 1 若鎖定滑塊 試求小球通過最高點(diǎn)p時對輕桿的作用力大小及方向 2 若解除對滑塊的鎖定 試求小球通過最高點(diǎn)時的速度大小 3 在滿足 2 的條件下 試求小球擊中滑塊右側(cè)軌道位置點(diǎn)與小球起始位置點(diǎn)間的距離 1 2015 福建理綜 如圖9 兩滑塊a b在光滑水平面上沿同一直線相向運(yùn)動 滑塊a的質(zhì)量為m 速度大小為2v0 方向向右 滑塊b的質(zhì)量為2m 速度大小為v0 方向向左 兩滑塊發(fā)生彈性碰撞后的運(yùn)動狀態(tài)是 圖9 a a和b都向左運(yùn)動b a和b都向右運(yùn)動c a靜止 b向右運(yùn)動d a向左運(yùn)動 b向右運(yùn)動解析由于a b碰前總動量為0 由動量守恒可知碰后總動量也為0 因兩滑塊發(fā)生彈性碰撞 故碰后a b一定反向 即a向左運(yùn)動 b向