2024-2025學(xué)年新教材高中物理第1章動(dòng)量守恒定律專題提升2動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用課件新人教版選擇性必修第一冊(cè)_第1頁
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文檔簡(jiǎn)介

第一章專題提升二動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1.會(huì)利用動(dòng)量守恒定律分析系統(tǒng)某一方向動(dòng)量守恒問題。(科學(xué)思維)2.會(huì)分析動(dòng)量守恒中的臨界問題。(科學(xué)思維)3.會(huì)利用動(dòng)量守恒定律處理多物體、多過程問題。(科學(xué)思維)重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究點(diǎn)一對(duì)動(dòng)量守恒條件的進(jìn)一步理解知識(shí)歸納單方向動(dòng)量守恒的處理方法如果系統(tǒng)所受的合力不等于零,外力也不遠(yuǎn)小于內(nèi)力(或作用時(shí)間不是極短),這時(shí)系統(tǒng)動(dòng)量不守恒,也不能認(rèn)為近似守恒。但是只要在某一方向上系統(tǒng)不受外力或所受合力等于零,或者某一方向上的外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力,那么在這一方向上系統(tǒng)動(dòng)量守恒。典例剖析【例題1】

(2024福建南平高二月考)如圖所示,質(zhì)量為0.5kg的小球在離車底面高度20m處以一定的初速度向左平拋,落在以7.5m/s的速度沿光滑的水平面向右勻速行駛的敞篷小車中,小車的底面上涂有一層油泥,車與油泥的總質(zhì)量為4kg,g取10m/s2,若小球落在車的底面之前瞬時(shí)速度是25m/s,則當(dāng)小球和小車相對(duì)靜止時(shí),小車的速度是(

)A.5m/s B.4m/sC.8.5m/s D.9.5m/sA車初速度的方向?yàn)檎较?由于小球和小車的相互作用滿足水平方向上動(dòng)量守恒,則m車v0-m球vx=(m車+m球)v,解得v=5

m/s,故A正確。對(duì)點(diǎn)演練1.(多選)(2024江蘇揚(yáng)州高二期末)如圖所示,輕繩長為l,小球質(zhì)量為m,小車質(zhì)量為m',將小球向右拉至水平后放手,則(水平面光滑)(

)A.小球、小車組成的系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒B.水平方向任意時(shí)刻小球與小車的動(dòng)量等大反向或都為零C.小球不能向左擺到原高度D.小車向右移動(dòng)的最大距離為BD解析

小球、小車組成的系統(tǒng)只是在水平方向所受的合力為零,豎直方向所受的合力不為零,故水平方向的動(dòng)量守恒,而總動(dòng)量不守恒,A錯(cuò)誤,B正確;根據(jù)水平方向的動(dòng)量守恒及機(jī)械能守恒得,小球仍能向左擺到原高度,C錯(cuò)誤;小球相對(duì)于小車的最大位移為2l,小球、小車組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒,設(shè)小球水平方向的平均速度為v1,小車水平方向的平均速度為v2,mv1-m'v2=0,兩邊同時(shí)乘以運(yùn)動(dòng)時(shí)間t,mv1t-m'v2t=0,即mx1=m'x2,又x1+x2=2l,解得小車向右移動(dòng)的最大距離為

,D正確。探究點(diǎn)二應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決多物體、多過程問題知識(shí)歸納多物體、多過程動(dòng)量守恒的處理方法多物體系統(tǒng)是指由兩個(gè)以上的物體構(gòu)成的系統(tǒng),如果系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒條件,在對(duì)問題進(jìn)行分析時(shí),既要注意系統(tǒng)總動(dòng)量守恒,又要注意系統(tǒng)內(nèi)部分物體的動(dòng)量守恒。解決問題時(shí)應(yīng)注意:(1)靈活選取研究對(duì)象:有時(shí)需應(yīng)用整體系統(tǒng)動(dòng)量守恒,有時(shí)只需應(yīng)用部分物體系統(tǒng)動(dòng)量守恒。研究對(duì)象的選取,一是取決于系統(tǒng)是否滿足動(dòng)量守恒的條件,二是根據(jù)所研究問題的需要。(2)靈活進(jìn)行運(yùn)動(dòng)過程的選取和分析:通常對(duì)全過程進(jìn)行分段分析,并找出聯(lián)系各階段的狀態(tài)量。列式時(shí)有時(shí)需分過程多次應(yīng)用動(dòng)量守恒定律,有時(shí)只需針對(duì)初、末狀態(tài)建立動(dòng)量守恒的關(guān)系式。典例剖析【例題2】

(2024安徽合肥月考)如圖所示,在光滑水平面上有兩個(gè)木塊A、B,木塊B左端放置小物塊C并保持靜止,已知mA=mB=0.2kg,mC=0.1kg,現(xiàn)木塊A以初速度v=2m/s沿水平方向向右滑動(dòng)(以水平向右為正方向),木塊A與B相碰后具有共同速度(但不粘連),C與A、B間均有摩擦。(1)求木塊A與B相碰瞬間木塊A及小物塊C的速度大小;(2)設(shè)木塊A足夠長,求小物塊C的最終速度。解析

(1)木塊A與B相碰瞬間,C的速度為0,碰后木塊A、B的速度相同,由動(dòng)量守恒定律得mAv=(mA+mB)vA,vA==1

m/s。(2)C滑上A后,摩擦力使C加速,使A減速,直至A、C具有相同的速度,以A、C整體為研究對(duì)象,由動(dòng)量守恒定律得mAvA=(mA+mC)vC解得vC=

m/s,方向水平向右。答案

(1)1m/s

0

(2)m/s,方向水平向右

方法技巧

應(yīng)用動(dòng)量守恒定律處理多物體、多過程問題的方法(1)將物體作用和運(yùn)動(dòng)的全過程按發(fā)生順序分解為多個(gè)子過程;(2)分析每個(gè)子過程中相互作用的物體及遵循的規(guī)律;(3)找出聯(lián)系各子過程的物理量(如速度等);(4)根據(jù)研究問題的需要或系統(tǒng)是否滿足動(dòng)量守恒的條件,選取整體或部分物體,全過程或部分過程進(jìn)行分析。對(duì)點(diǎn)演練2.(2024浙江杭州月考)如圖所示,質(zhì)量為mB的平板車B上表面水平,開始時(shí)靜止在光滑水平面上,在平板車左端靜止著一質(zhì)量為mA的物體A,一顆質(zhì)量為m0的子彈以初速度v0水平射入物體A,射穿A后速度變?yōu)関,子彈穿過物體A的時(shí)間極短。已知A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)不為零,且A與B最終達(dá)到相對(duì)靜止。求:(1)子彈射穿物體A的瞬間物體A的速度vA;(2)平板車B和物體A的最終速度v共(設(shè)車身足夠長)。解析

(1)子彈穿過物體A的過程中,外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力,子彈和物體A組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,取水平向右為正方向,由動(dòng)量守恒定律得m0v0=m0v+mAvA(2)在子彈穿過物體A后,對(duì)物體A和平板車B,以A的速度方向?yàn)檎较?由動(dòng)量守恒定律得mAvA=(mA+mB)v共探究點(diǎn)三動(dòng)量守恒定律應(yīng)用中的臨界問題分析知識(shí)歸納臨界問題的處理方法分析臨界問題的關(guān)鍵是尋找臨界狀態(tài),在動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用中,常常出現(xiàn)相互作用的兩物體相距最近(或最遠(yuǎn))、恰好不相碰、彈簧最長(或最短)和物體開始反向運(yùn)動(dòng)等臨界狀態(tài),其臨界條件常常表現(xiàn)為兩物體的相對(duì)速度關(guān)系與相對(duì)位移關(guān)系,這些特定關(guān)系的判斷是求解這類問題的關(guān)鍵。典例剖析【例題3】

(2024福建三明月考)如圖所示,光滑水平軌道上放置長木板A(上表面粗糙)和滑塊C,滑塊B置于A的左端,三者質(zhì)量分別為mA=2kg,mB=1kg,mC=2kg。開始時(shí)C靜止,A、B一起以v0=5m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng),A與C發(fā)生碰撞(時(shí)間極短)后C向右運(yùn)動(dòng),經(jīng)過一段時(shí)間,A、B再次達(dá)到共同速度一起向右運(yùn)動(dòng),且恰好不再與C碰撞。求A與C發(fā)生碰撞后瞬間A的速度大小。解析

長木板A與滑塊C處于光滑水平軌道上,兩者碰撞時(shí)間極短,碰撞過程中滑塊B與長木板A間的摩擦力可以忽略不計(jì),長木板A與滑塊C組成的系統(tǒng)在碰撞過程中動(dòng)量守恒,取水平向右為正方向則mAv0=mAvA+mCvC長木板A和滑塊B達(dá)到共同速度后,恰好不再與滑塊C碰撞,即最后三者速度相等,即vC=v(mA+mB)v0=(mA+mB+mC)v聯(lián)立解得vA=2

m/s。答案

2m/s方法技巧

1.常見臨界問題中的臨界條件

問題情境(水平面光滑)臨界條件

甲推箱、乙接箱后,當(dāng)甲、乙的速度相同時(shí),恰好不相撞

當(dāng)A、B兩個(gè)物體的速度相同時(shí),A、B相距最近(或最遠(yuǎn)),彈簧的壓縮量(或伸長量)最大(與追及問題中物體的間距最小或最大類似),彈性勢(shì)能最大問題情境(水平面光滑)臨界條件

物體滑上光滑曲面或斜面時(shí),當(dāng)物體與斜面在水平方向上具有相同的速度且在豎直方向上的分速度為0時(shí),物體到達(dá)斜面的最高點(diǎn)

在B的摩擦力作用下,滑塊A滑到滑板B的右端且二者具有相同的速度時(shí)(A、B相對(duì)靜止),A恰好不滑離B,A相對(duì)B滑行最遠(yuǎn)

子彈剛好擊穿木塊時(shí),子彈穿出時(shí)的速度與木塊的速度相同2.應(yīng)用動(dòng)量守恒定律分析臨界問題的解題思路(1)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律列出動(dòng)量守恒方程;(2)分析臨界條件,列出用速度表達(dá)的臨界條件方程。對(duì)點(diǎn)演練3.(2024山東濟(jì)南高二月考)甲、乙兩小孩各乘一輛小車在光滑的水平冰面上勻速相向行駛,速度大小均為v0=6m/s,甲車上有質(zhì)量為m=1kg的小球若干個(gè),甲和他的小車及小車上小球的總質(zhì)量為m1=50kg,乙和他的小車的總質(zhì)量為m2=30kg。為避免相撞,甲不斷地將小球以相對(duì)地面為v'=16.5m/s的水平速度拋向乙,且被乙接住,假如某一次甲將小球拋出且被乙接住后,剛好可保證兩車不相撞。則甲總共拋出的小球個(gè)數(shù)是(

)A.12 B.13C.14 D.15D解析

規(guī)定甲的初速度方向?yàn)檎较?兩車剛好不相撞,則兩車速度相等,由動(dòng)量守恒定律得m1v0-m2v0=(m1+m2)v,解得v=1.5

m/s,對(duì)甲車及從甲車上拋出的小球,由動(dòng)量守恒定律得m1v0=(m1-n·m)v+n·mv',解得n=15,D正確。學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)123451.(對(duì)動(dòng)量守恒條件的進(jìn)一步理解)(2024湖南長沙高二月考)如圖所示,將一光滑的半圓槽置于光滑水平面上,槽的左側(cè)有一固定在水平面上的物塊。現(xiàn)讓一小球自左側(cè)槽口A的正上方從靜止開始下落,與圓弧槽相切自A點(diǎn)進(jìn)入槽內(nèi),并從C點(diǎn)飛出,則以下結(jié)論正確的是(

)A.小球在半圓槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)的全過程中,只有重力對(duì)它做功B.小球在半圓槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)的全過程中,小球與半圓槽在水平方向動(dòng)量守恒C.小球自半圓槽的最低點(diǎn)B向C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中,小球與半圓槽在水平方向動(dòng)量守恒D.小球離開C點(diǎn)以后,將做豎直上拋運(yùn)動(dòng)C12345解析

小球在半圓槽內(nèi)由A點(diǎn)向B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),由于槽的左側(cè)有一固定在水平面上的物塊,槽不會(huì)向左運(yùn)動(dòng),小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng),則小球的機(jī)械能守恒,小球和槽組成的系統(tǒng)在水平方向上所受合外力不為零,動(dòng)量不守恒;小球從B點(diǎn)到C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中,槽向右運(yùn)動(dòng),系統(tǒng)在水平方向上合外力為零,動(dòng)量守恒,小球的機(jī)械能不守恒,槽的支持力對(duì)其做功,故A、B錯(cuò)誤,C正確。小球離開C點(diǎn)時(shí),既有豎直向上的分速度,又有水平方向的分速度,小球做斜上拋運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。123452.(應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決多物體、多過程問題)(多選)(2024山東棗莊月考)如圖所示,足夠大的光滑水平面上,一根不可伸長的細(xì)繩一端連接著質(zhì)量為m1=1.0kg的物塊A,另一端連接質(zhì)量為m2=1.0kg的長木板B,繩子開始是松弛的。質(zhì)量為m3=1.0kg的物塊C放在長木板B的右端,C與長木板B間的滑動(dòng)摩擦力的大小等于最大靜摩擦力大小。現(xiàn)在給物塊C水平向左的瞬時(shí)初速度v0=2.0m/s,物塊C立即在長木板B上運(yùn)動(dòng)。已知繩子繃緊前,B、C已經(jīng)達(dá)到共同速度,繩子繃緊后,A、B總是具有相同的速度,物塊C始終未從長木板B上滑落。下列說法正確的是(

)A.繩子繃緊前,B、C達(dá)到的共同速度大小為1.0m/sB.繩子剛繃緊后的瞬間,A、B的速度大小均為1.0m/sC.繩子剛繃緊后的瞬間,A、B的速度大小均為0.5m/sD.最終A、B、C三者將以大小為

m/s的共同速度一直運(yùn)動(dòng)下去ACD12345解析

繩子繃緊前,B、C已經(jīng)達(dá)到共同速度,設(shè)B、C達(dá)到的共同速度大小為v1,根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得m3v0=(m2+m3)v1,解得v1=1.0

m/s,A正確;繩子剛繃緊后的瞬間,A、B具有相同的速度v2,A、B組成的系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒,則有m2v1=(m1+m2)v2,解得v2=0.5

m/s,B錯(cuò)誤,C正確;A、B、C三者最終有共同的速度v3,A、B、C組成的系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒,則有m3v0=(m1+m2+m3)v3,解得v3=

m/s,D正確。123453.(動(dòng)量守恒定律應(yīng)用中的臨界問題分析)(2024河南洛陽高二期末)如圖所示,在光滑水平面上有A、B兩輛小車,水平面的左側(cè)有一豎直墻,在小車B上坐著一個(gè)小孩,小孩與B車的總質(zhì)量是A車質(zhì)量的10倍。兩車開始都處于靜止?fàn)顟B(tài),小孩把A車以相對(duì)于地面的速度v推出,A車與墻壁碰后仍以原速率返回,小孩接到A車后,又把它以相對(duì)于地面的速度v推出。每次推出,A車相對(duì)于地面的速度都是v,方向向左。則小孩把A車推出幾次后,A車返回時(shí)小孩不能再接到A車(

)A.5

B.6

C.7

D.8B12345123454.(應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決多物體、多過程問題)(2024山東青島月考)如圖所示,在光滑水平面上有兩個(gè)并排靜止放置的木塊A、B,已知mA=0.5kg,mB=0.3kg。現(xiàn)有質(zhì)量m0=0.08kg的小物塊C以初速度v0=25m/s在A表面沿水平方向向右滑動(dòng),由于C與A、B間均有摩擦,C最終停在B上,B、C最后的共同速度v=2.5m/s。求:(1)木塊A的最終速度的大小;(2)小物塊C滑離木塊A的瞬時(shí)速度的大小。12345解析

(1)設(shè)木塊A的最終速度為v1,由動(dòng)量守恒定律,對(duì)A、B

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