高考物理總復習第十三章動量近代物理初步選修第38講動量守恒定律及其應用市賽課公開課一等獎省名師

動量近代物理初步(選修3－5)第十三章第38講動量守恒定律及其應用1/53考綱要求考情分析命題趨勢1.動量、動量定理、動量定恒定律及其應用(Ⅱ)2．彈性碰撞和非彈性碰撞(Ⅰ)·全國卷Ⅰ，35(2)·全國卷Ⅱ，35(2)·全國卷Ⅲ，35(2)·廣東卷，16·重慶卷，3·全國卷Ⅰ，35(2)·全國卷Ⅰ，35(2)·全國卷Ⅲ，35(2)高考對本部分知識考查主要以選擇題、計算題形式出現(xiàn)．高考試題往往結合碰撞等實際過程綜合考查動量、動量守恒等基本概念、規(guī)律了解，利用動量和機械能知識分析較復雜運動過程等．學習中要深刻了解動量守恒定律，注意動量矢量性、瞬時性、同一性和同時性，同時注意培養(yǎng)建模能力和用數(shù)學知識處理物理問題能力.2/53欄目導航板塊一板塊二板塊三板塊四3/531．動量、動量改變、沖量(1)動量①定義：物體______與_______乘積．②表示式：p＝______.③方向：動量方向與_______方向相同．考點動量定理動量守恒定律質量速度mv速度4/53(2)動量改變①因為動量是矢量，動量改變量Δp也是_______，其方向與速度改變量Δv方向_______．②動量改變量Δp大小，普通用末動量p′減去初動量p進行計算，也稱為動量增量．即______________.(3)沖量①定義：_______與______________乘積叫作力沖量．②公式：_______③單位：_______④方向：沖量是_______，其方向_____________________．矢量相同Δp＝p′－p力力作用時間I＝FtN·s矢量與力方向相同5/532．動量定理(1)內容：物體在一個運動過程始末______________等于它在這個過程中所受_______沖量．(2)公式：_____________________或______________.(3)動量定理了解①動量定理反應了力沖量與動量改變量之間因果關系，即外力沖量是原因，物體動量改變量是結果．②動量定理中沖量是協(xié)力沖量，而不是某一個力沖量，它能夠是協(xié)力沖量，能夠是各力沖量矢量和，也能夠是外力在不一樣階段沖量矢量和．③動量定理表示式是矢量式，等號包含了大小相等、方向相同兩方面含義．動量改變量協(xié)力mv′－mv＝F(t′－t)p′－p＝I6/533．動量守恒定律(1)定律內容：一個系統(tǒng)______________或者____________________________時，這個系統(tǒng)總動量保持不變．(2)公式表示：m1v1＋m2v2＝__________________.(3)適用條件和適用范圍系統(tǒng)不受外力或者所受外力矢量和為_______；系統(tǒng)受外力，但外力遠小于內力，能夠忽略不計；如爆炸、碰撞等過程，能夠近似認為系統(tǒng)動量守恒．系統(tǒng)在某一個方向上所受合外力為零，則該方向上______________．全過程某一階段系統(tǒng)受合外力為零，則該階段系統(tǒng)動量守恒．不受外力所受外力協(xié)力為零m1v1′＋m2v2′零動量守恒7/534．動量守恒定律應用(1)碰撞①碰撞現(xiàn)象兩個或兩個以上物體在相遇_______時間內產生_________相互作用過程．②碰撞特征a．作用時間_______．b．作用力改變_______．c．內力_________外力．d．滿足___________極短非常大短快遠大于動量守恒8/53③碰撞分類及特點a．彈性碰撞：動量_______守恒，機械能_______守恒．b．非彈性碰撞：動量_______守恒，機械能_______不守恒．c．完全非彈性碰撞：動量_______守恒，機械能損失_______最多．(2)爆炸現(xiàn)象爆炸過程中內力遠大于外力，爆炸各部分組成系統(tǒng)總動量_______守恒．(3)反沖運動①物體在內力作用下分裂為兩個不一樣部分而且這兩部分向_______相反方向運動現(xiàn)象．②反沖運動中，相互作用力普通較大，通常能夠用_______動量定律來處理．9/531．判斷正誤(1)動量越大物體，其質量越大．(

)(2)兩物體動能相等，動量一定相等．(

)(3)物體所受協(xié)力不變，則動量也不改變．(

)(4)物體沿水平面運動，重力不做功，其沖量為零．(

)(5)物體所受協(xié)力沖量方向與物體動量改變方向相同．(

)××××√10/53(6)系統(tǒng)動量守恒時，機械能也一定守恒．(

)(7)若在光滑水平面上兩球相向運動，碰后均變?yōu)殪o止，則兩球碰前動量大小一定相同．(

)(8)動量定理中沖量是協(xié)力沖量，而I＝Ft中力能夠是協(xié)力也能夠是某個力．(

)×√√11/532．(沖量、動量定理)籃球運動員通常伸出雙手迎接傳來籃球．接球時，兩手隨球快速收縮至胸前．這么做能夠()A．減小球對手沖量 B．減小球對手沖擊力C．減小球動量改變量 D．減小球動能改變量3．(多項選擇)(動量守恒定律成立條件)木塊a和b用一根輕彈簧連起來，放在光滑水平面上，a緊靠在墻壁上．在b上施加向左水平力使彈簧壓縮，如圖所表示．當撤去外力后，以下說法中正確是(

)A．a未離開墻壁前，a和b系統(tǒng)動量守恒B．a未離開墻壁前，a和b系統(tǒng)動量不守恒C．a離開墻后，a和b系統(tǒng)動量守恒D．a離開墻后，a和b系統(tǒng)動量不守恒BBC12/53應用動量定了解題方法在應用動量定了解題時，一定要對物體認真進行受力分析，不可有力遺漏；建立方程時要事先選定正方向，確定力與速度符號．對于變力沖量，往往經過動量定理來計算，只有當相互作用時間Δt極短時，且相互作用力遠大于重力時，才可舍去重力．13/531．動量定理(1)內容：物體在一個過程始末動量改變量等于它在這個過程中所受力沖量．(2)表示式：Ft＝mv′－mv或I＝p′－p，I＝Δp.(3)了解：①表示式是一矢量式，它包含了大小和方向兩重含義．其中F指物體所受協(xié)力．②因果關系：合外力沖量是引發(fā)物體動量改變原因．一動量定理及其應用14/532．應用動量定了解題步驟(1)確定研究對象：能夠是單個物體，也能夠是幾個物體組成系統(tǒng)．(2)進行受力分析：分析研究對象以外物體施加給研究對象力．(3)分析運動過程，選取正方向，確定初、末狀態(tài)動量以及整個過程協(xié)力沖量．(4)列方程：依據(jù)動量定理列方程求解．15/533．應用動量定理注意事項(1)動量定理表明沖量既是物體動量發(fā)生改變原因，又是物體動量改變量度．這里所說沖量是物體所受協(xié)力沖量(或者說是物體所受各外力沖量矢量和)．(2)動量定理研究對象是一個質點(或可視為一個物體系統(tǒng))．(3)動量定理是過程定理，解題時必須明確過程及初末狀態(tài)動量．(4)動量定理表示式是矢量式，在一維情況下，各個矢量必須選一個統(tǒng)一正方向．16/53動量定理兩個主要應用1．應用I＝Δp求變力沖量假如物體受到大小或方向改變力作用，則不能直接用I＝Ft求變力沖量，能夠求出該力作用下物體動量改變Δp，等效代換變力沖量I.2．應用Δp＝FΔt求動量改變比如，在曲線運動中，速度方向時刻在改變，求動量改變(Δp＝p2－p1)需要應用矢量運算方法，計算比較復雜，假如作用力是恒力，能夠求恒力沖量，等效代換動量改變．17/53[例1](·吉林長春質檢)有一個質量為0.5kg籃球從h＝0.8m高度落到水平地板上，每彈跳一次上升高度總等于前一次0.64倍，且每次球與地面接觸時間相等，空氣阻力不計，與地面碰撞時，籃球重力可忽略．(重力加速度g取10m/s2)(1)第一次球與地板碰撞，地板對球沖量為多少？(2)相鄰兩次球與地板碰撞平均沖力大小之比是多少？18/53(2)第二次碰前瞬時速度和第二次碰后瞬時速度關系為v2＝0.8v1＝0.82v0設兩次碰撞中地板對球平均沖力分別為F1、F2，選向上為正方向，由動量定理有F1t＝mv1－(－mv0)＝1.8mvF2t＝mv2－(－mv1)＝1.8mv1＝1.44mvF1∶F2＝5∶4答案：

(1)3.6N·s

(2)5∶419/531．動量守恒定律“五性”二動量守恒定律應用條件性首先判斷系統(tǒng)是否滿足守恒條件(協(xié)力為零)相對性公式中v1、v2、v1′、v2′必須相對于同一個慣性系同時性公式中v1、v2是在相互作用前同一時刻速度，v1′、v2′是相互作用后同一時刻速度矢量性應先選取正方向，凡是與選取正方向一致動量為正值，相反為負值普適性不但適適用于低速宏觀系統(tǒng)，也適適用于高速微觀系統(tǒng)20/532．應用動量守恒定律時注意事項(1)動量守恒定律研究對象都是相互作用物體組成系統(tǒng)．系統(tǒng)動量是否守恒，與選擇哪幾個物體作為系統(tǒng)和分析哪一段運動過程有直接關系．(2)分析系統(tǒng)內物體受力時，要搞清哪些力是系統(tǒng)內力，哪些力是系統(tǒng)外物體對系統(tǒng)作用力．21/53動量守恒定律解題基本步驟1．明確研究對象，確定系統(tǒng)組成(系統(tǒng)包含哪幾個物體及研究過程)；2．進行受力分析，判斷系統(tǒng)動量是否守恒(或某一方向上動量是否守恒)；3．要求正方向，確定初、末狀態(tài)動量；4．由動量守恒定律列出方程；5．代入數(shù)據(jù)，求出結果，必要時討論說明．22/53[例2](·湖北黃石模擬)如圖所表示，質量為m＝245g物塊(可視為質點)放在質量為M＝0.5kg木板左端，足夠長木板靜止在光滑水平面上，物塊與木板間動摩擦因數(shù)為μ＝0.4.質量為m0＝5g子彈以速度v0＝300m/s沿水平方向射入物塊并留在其中(時間極短)，g取10m/s2，子彈射入后，求：(1)物塊相對木板滑行時間；(2)物塊相對木板滑行位移．23/5324/53答案：

(1)1s

(2)3m25/531．對碰撞了解(1)發(fā)生碰撞物體間普通作用力很大，作用時間很短(彈簧類碰撞除外)；各物體作用前后各自動量改變顯著；物體在作用時間內位移普通可忽略(彈簧類碰撞除外)．(2)即使碰撞過程中系統(tǒng)所受協(xié)力不等于零，因為內力遠大于外力，作用時間又很短，故外力作用可忽略，認為系統(tǒng)動量是守恒．(3)若碰撞過程中沒有其它形式能轉化為機械能，則系統(tǒng)碰撞后總機械能不可能大于碰撞前系統(tǒng)總機械能．三碰撞問題26/532．物體碰撞是否為彈性碰撞判斷彈性碰撞是碰撞過程中無機械能損失碰撞，遵照規(guī)律是動量守恒定律和機械能守恒定律，確切地說是碰撞前后系統(tǒng)動量守恒，動能不變．(1)題目中明確告訴物體間碰撞是彈性碰撞．(2)題目中明確告訴是彈性小球、光滑鋼球或分子(原子等微觀粒子)碰撞，都是彈性碰撞．27/5328/5329/53[思維導引]

A、B兩小球動量大小分別為5kg·m/s和7kg·m/s有幾個情況？C30/5331/5332/5333/531．爆炸特點(1)動量守恒：因為爆炸是在板短時間內完成，發(fā)生爆炸時物體間相互作用力遠遠大于受到外力，所以在爆炸過程中，系統(tǒng)總動量守恒．(2)動能增加：在爆炸過程中，因為有其它形式能量(如化學能)轉化為動能，所以爆炸前后系統(tǒng)總動能增加．(3)位置不變：爆炸時間極短，因而在作用過程中，物體產生位移很小，普通可忽略不計，能夠認為爆炸后依然從爆炸前位置以新動量開始運動．四爆炸和反沖“人船模型”34/5335/53利用人船模型解題需注意兩點(1)條件①系統(tǒng)總動量守恒或某一方向上動量守恒．②組成系統(tǒng)兩物體原來靜止，因相互作用而反向運動．③x1、x2均為沿動量方向相對于同一參考系位移．(2)解題關鍵是畫出初、末位置，確定各物體位移關系．36/53[例4](·重慶卷)一彈丸在飛行到距離地面5m高時僅有水平速度v＝2m/s，爆炸成為甲、乙兩塊水平飛出，甲、乙質量比為3∶1.不計質量損失，重力加速度g取10m/s2，則以下圖中兩塊彈片飛行軌跡可能正確是()B37/5338/531．如圖所表示，A、B兩物體質量之比mA∶mB＝3∶2，原來靜止在平板小車C上．A、B間有一根被壓縮彈簧，地面光滑，當彈簧突然釋放后，則以下說法中不正確是()A．若A、B與平板車上表面間動摩擦因數(shù)相同，A、B組成系統(tǒng)動量守恒B．若A、B與平板車上表面間動摩擦因數(shù)相同，A、B、C組成系統(tǒng)動量守恒C．若A、B所受摩擦力大小相等，A、B組成系統(tǒng)動量守恒D．若A、B所受摩擦力大小相等，A、B、C組成系統(tǒng)動量守恒A39/53解析：假如A、B與平板車上表面間動摩擦因數(shù)相同，彈簧釋放后A、B分別相對小車向左、向右滑動，它們所受滑動摩擦力FfA向右，F(xiàn)fB向左，因為mA∶mB＝3∶2，所以FfA∶FfB＝3∶2，則A、B組成系統(tǒng)所受外力之和不為零，故其動量不守恒，A錯．對A、B、C組成系統(tǒng)，A、B與C間摩擦力為內力，該系統(tǒng)所受外力為豎直方向重力和支持力，它們協(xié)力為零，故該系統(tǒng)動量守恒，B、D均正確．若A、B所受摩擦力大小相等，則A、B組成系統(tǒng)所受外力之和為零，故其動量守恒，C正確．40/532．(·湖北黃岡模擬)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，兩球A、B速度可能值是()A．v′A＝5m/s，v′B＝2.5m/s B．v′A＝2m/s，v′B＝4m/sC．v′A＝－4m/s，v′B＝7m/s D．v′A＝7m/s，v′B＝1.5m/sB41/533．如圖所表示，一高空作業(yè)工人重為600N，系一條長為L＝5m安全帶，若工人不慎跌落時安全帶緩沖時間t＝1s，則安全帶受沖力是多少？(g取10m/s2)42/53答案：

1200N

方向豎直向下43/534．(·湖南長沙聯(lián)考)如圖，光滑水平直軌道上有三個質量均為m物塊A、B、C，B左側固定一輕彈簧(彈簧左側擋板質量不計)．設A以速度v0朝B運動，壓縮彈簧；當A、B速度相等時，B與C恰好相碰并粘接在一起，然后繼續(xù)運動．假設B和C碰撞過程時間極短，求從A開始壓縮彈簧直至與彈簧分離過程中．(1)整個系統(tǒng)損失機械能；(2)彈簧被壓縮到最短時彈性勢能．44/5345/53[例1](·安徽安慶檢測·5分)如圖所表示，一個木箱原來靜止在光滑水平面上，木箱內粗糙底板上放著一個小木塊，木箱和小木塊都含有一定質量．現(xiàn)使木箱取得一個向右初速度v0，則(

)A．小木塊和木箱最終都將靜止B．小木塊最終將相對木箱靜止，二者一起向右運動C．小木塊在木箱內壁將一直往返往復碰撞，而木箱一直向右運動D．假如小木塊與木箱左壁碰撞后相對木箱靜止，則二者將一起向左運動