2020版高考物理一輪復(fù)習(xí)第六章第1節(jié)動(dòng)量定理動(dòng)量守恒定律課件新人教版.pptx

1、第六章碰撞與動(dòng)量守恒 第1節(jié)動(dòng)量定理動(dòng)量守恒定律,基礎(chǔ)過(guò)關(guān),考點(diǎn)研析,素養(yǎng)提升,基礎(chǔ)知識(shí),一、動(dòng)量、動(dòng)能、動(dòng)量變化量的比較,基礎(chǔ)過(guò)關(guān) 緊扣教材自主落實(shí),質(zhì)量和速度,運(yùn)動(dòng),mv,p-p,矢量差,矢量,過(guò)程量,二、沖量,1.定義:力和力的 的乘積. 2.公式:I= ,適用于求恒力的沖量. 3.方向:與 相同,作用時(shí)間,Ft,力的方向,三、動(dòng)量定理,思考以下兩種情境下雞蛋落地時(shí)所受作用力為何不同,1.內(nèi)容:物體在一個(gè)過(guò)程始末的 等于它在這個(gè)過(guò)程中所受力的沖量. 2.表達(dá)式:p-p=I或mv-mv=Ft,動(dòng)量變化量,四、動(dòng)量守恒定律,1.內(nèi)容:如果一個(gè)系統(tǒng) ,或者所受 為0,這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變.

2、 2.表達(dá)式 m1v1+m2v2= 或p=p,不受外力,外力的矢量和,m1v1+m2v2,3.適用條件,1)理想守恒:系統(tǒng)不受外力或所受 為零,則系統(tǒng)動(dòng)量守恒. (2)近似守恒:系統(tǒng)受到的合力不為零,但當(dāng)內(nèi)力遠(yuǎn) 外力時(shí),系統(tǒng)的動(dòng)量可近似看成守恒. (3)分方向守恒:系統(tǒng)在某個(gè)方向上所受合力為零時(shí),系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒,外力的合力,大于,1)一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化,它的動(dòng)量一定改變.(,過(guò)關(guān)巧練,1.思考判斷,2)物體所受合外力的沖量方向與物體動(dòng)量的方向相同.( ) (3)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒時(shí),動(dòng)量也一定守恒.( ) (4)物體的動(dòng)量變化越大,其速度變化一定越大.( ) (5)若在光滑水平面上兩

3、球相向運(yùn)動(dòng),碰后均變?yōu)殪o止,則兩球碰前的動(dòng)量大小一定相同.(,2.(多選)關(guān)于動(dòng)量的變化,下列說(shuō)法正確的是( ) A.做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體速度增大時(shí),動(dòng)量的增量p的方向與運(yùn)動(dòng)方向相同 B.做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體速度減小時(shí),動(dòng)量的增量p的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反 C.物體的速度大小不變時(shí),動(dòng)量的增量p為零 D.物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),動(dòng)量的增量一定不為零,ABD,解析:動(dòng)量的變化等于初、末兩狀態(tài)動(dòng)量的差值,對(duì)于加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),動(dòng)量的增量p的方向與運(yùn)動(dòng)方向相同,選項(xiàng)A正確;對(duì)于減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),動(dòng)量的增量p的方向與運(yùn)動(dòng)方向相反,即動(dòng)量是在減小的,選項(xiàng)B正確;物體的速度大小不變時(shí),動(dòng)量的增量不一定為零,如圓周運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;

4、物體做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),動(dòng)量一定發(fā)生了變化,故動(dòng)量的增量一定不為零,選項(xiàng)D正確,3.(多選)下列相互作用的過(guò)程中,可以認(rèn)為系統(tǒng)動(dòng)量守恒的是( ) A.滑輪上的男孩推滑輪上的女孩 B.子彈擊穿地面上面粉袋的瞬間 C.太空人在艙外發(fā)射子彈 D.公路上運(yùn)動(dòng)的汽車(chē)發(fā)生碰撞,AC,解析:動(dòng)量守恒的條件是相互作用的物體系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零,而相互作用過(guò)程中內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí)也可認(rèn)為動(dòng)量守恒.A中,滑輪上的男孩推滑輪上的女孩的過(guò)程中,內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力,因此系統(tǒng)的動(dòng)量可認(rèn)為守恒;B和D中,在兩物體相互作用的過(guò)程中,沒(méi)有滿(mǎn)足內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力的條件,系統(tǒng)的動(dòng)量不守恒;C中,太空中無(wú)空氣阻力作用,太空人和子彈在相互

5、作用過(guò)程中動(dòng)量守恒.故選AC,考點(diǎn)一沖量與動(dòng)量變化的計(jì)算,1.動(dòng)量與動(dòng)量的變化,考點(diǎn)研析 核心探究重難突破,1)p=mv是動(dòng)量,既有大小又有方向,是狀態(tài)量,即與狀態(tài)有關(guān). (2)p=p-p,是動(dòng)量變化量,也是矢量,是過(guò)程量,與狀態(tài)變化有關(guān),與合力的沖量等大同向,2.沖量的計(jì)算,1)恒力的沖量:直接用定義式I=Ft計(jì)算,作出F-t變化圖線(xiàn),圖線(xiàn)與t軸所夾的面積即為變力的沖量.如圖所示. 對(duì)于易確定始、末時(shí)刻動(dòng)量的情況,可用動(dòng)量定理求解,即通過(guò)求p間接求出沖量,典例1】 用電鉆給建筑物鉆孔時(shí),鉆頭所受的阻力與深度成正比,若鉆頭勻速鉆進(jìn)時(shí)第1 s內(nèi)阻力的沖量為100 Ns,求第5 s內(nèi)阻力的沖量,核

6、心點(diǎn)撥 鉆頭所受的阻力與深度成正比,而鉆頭又是勻速鉆進(jìn),即深度與時(shí)間成正比,因此阻力與時(shí)間成正比,可以用平均值來(lái)求變力的沖量,答案:900 Ns,針對(duì)訓(xùn)練】 (多選)質(zhì)量為m的物體沿傾角為的粗糙斜面勻速下滑,在時(shí)間t內(nèi)下滑的距離為s,在這段時(shí)間內(nèi)物體所受各力的沖量大小說(shuō)法正確的是( ) A.重力的沖量為mgtsin B.支持力的沖量為mgtcos C.摩擦力的沖量為mgtsin D.合力的沖量為0,BCD,解析:據(jù)I=Ft可得重力的沖量IG=mgt,支持力的沖量IN=mgtcos ,摩擦力的沖量If=mgtsin ,而合力的沖量I=mv=0,選項(xiàng)B,C,D正確,A錯(cuò)誤,考點(diǎn)二動(dòng)量定理的理解與應(yīng)

7、用,1.動(dòng)量定理的理解要點(diǎn),1)應(yīng)用動(dòng)量定理時(shí)研究對(duì)象既可以是單一物體,也可以是系統(tǒng),當(dāng)為系統(tǒng)時(shí)不考慮內(nèi)力的沖量. (2)求合力的沖量的方法有兩種:第一先求合力再求合力沖量,第二先求出每個(gè)力的沖量再對(duì)沖量求和. (3)動(dòng)量定理是矢量式,列方程之前先規(guī)定正方向,2.用動(dòng)量定理解釋現(xiàn)象,1)p一定時(shí),F的作用時(shí)間越短,力就越大;時(shí)間越長(zhǎng),力就越小,2)F一定,此時(shí)力的作用時(shí)間越長(zhǎng),p就越大;力的作用時(shí)間越短,p就越小. 分析問(wèn)題時(shí),要把哪個(gè)量一定、哪個(gè)量變化搞清楚,3.動(dòng)量定理的兩個(gè)重要應(yīng)用,1)應(yīng)用I=p求變力的沖量. 如果物體受到大小或方向改變的力的作用,則不能直接用I=Ft求變力的沖量,可以

8、求出該力作用下物體動(dòng)量的變化量p,等效代換為力的沖量I. (2)應(yīng)用p=Ft求動(dòng)量的變化量. 例如,在曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中,速度方向時(shí)刻在變化,求動(dòng)量變化(p=p2-p1)需要應(yīng)用矢量運(yùn)算方法,計(jì)算比較復(fù)雜,如果作用力是恒力,可以求恒力的沖量,等效代換動(dòng)量的變化量,典例2】 (2019吉林長(zhǎng)春質(zhì)檢)“蹦床”已成為奧運(yùn)會(huì)的比賽項(xiàng)目.質(zhì)量為m的運(yùn)動(dòng)員從床墊正上方h1高處自由落下,落墊后反彈的高度為h2,設(shè)運(yùn)動(dòng)員每次與床墊接觸的時(shí)間為t,求在運(yùn)動(dòng)員與床墊接觸的時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)員對(duì)床墊的平均作用力.(空氣阻力不計(jì),重力加速度為g,核心點(diǎn)撥 運(yùn)動(dòng)員的整個(gè)過(guò)程可分為三個(gè)階段:自由下落h1階段,與床墊作用階段,反彈豎直上升

9、h2階段.可以選擇作用過(guò)程研究,也可以選擇全程進(jìn)行研究,1.連續(xù)作用問(wèn)題一艘帆船在湖面上順風(fēng)行駛,在風(fēng)力的推動(dòng)下做速度為v=4 m/s的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),已知該帆船在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下突然失去風(fēng)的動(dòng)力作用,帆船在湖面上做勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)t=8 s才可靜止;該帆船的帆面正對(duì)風(fēng)的有效面積為S=10 m2,帆船的總質(zhì)量約為M=936 kg,若帆船在行駛過(guò)程中受到的阻力恒定不變,空氣的密度為=1.3 kg/m3,在勻速行駛狀態(tài)下估算,題組訓(xùn)練,1)帆船受到風(fēng)的推力F的大小,答案:(1)468 N,解析:(2)設(shè)在時(shí)間t內(nèi),正對(duì)吹入帆面空氣的質(zhì)量為m,根據(jù)動(dòng)量定理有 -Ft=m(v-v) 又m=S(v-v)t

10、Ft=S(v-v)2t 解得v=10 m/s,2)風(fēng)速的大小v,答案:(2)10 m/s,2. 變力的沖量問(wèn)題如圖所示,兩根平行光滑金屬導(dǎo)軌ab和cd置于同一水平面上,相互間隔L=1 m;質(zhì)量m=3 g 的金屬棒置于軌道右端,跨在兩根導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌左端通過(guò)開(kāi)關(guān)S與電池連接,勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直軌道所在平面向上,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1 T,軌道平面距地面高度h=0.8 m.接通開(kāi)關(guān)S時(shí),金屬棒由于受安培力作用被水平拋出,落地點(diǎn)水平距離s=2 m,取g=10 m/s2,求接通S瞬間,金屬棒中通過(guò)的電荷量,答案:0.15 C,考點(diǎn)三動(dòng)量守恒的判斷與動(dòng)量守恒定律的理解,1.動(dòng)量守恒定律適用條件,1)理想條件:

11、系統(tǒng)不受外力. (2)實(shí)際條件:系統(tǒng)所受合外力為零. (3)近似條件:系統(tǒng)內(nèi)各物體間相互作用的內(nèi)力遠(yuǎn)大于系統(tǒng)所受的外力. (4)方向條件:系統(tǒng)在某一方向上合力為零,則此方向上動(dòng)量守恒,2.動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式,1)m1v1+m2v2=m1v1+m2v2,相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng),作用前的動(dòng)量和等于作用后的動(dòng)量和. (2)p1=-p2,相互作用的兩個(gè)物體動(dòng)量的增量等大反向. (3)p=0,系統(tǒng)總動(dòng)量的增量為零,典例3】 (2019安徽淮南模擬)(多選)如圖所示,在光滑的水平面上放有一物體M,物體上有一光滑的半圓弧軌道,軌道半徑為R,最低點(diǎn)為C,兩端A,B等高,現(xiàn)讓小滑塊m從A點(diǎn)由靜止下滑,在

12、此后的過(guò)程中,則( ) A.M和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,動(dòng)量守恒 B.M和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,動(dòng)量不守恒 C.m從A到C的過(guò)程中M向左運(yùn)動(dòng),m從C到B的過(guò)程中M向右運(yùn)動(dòng) D.m從A到C的過(guò)程中,M向左運(yùn)動(dòng),m從C到B的過(guò)程中M向左運(yùn)動(dòng),BD,解析:小滑塊m從A點(diǎn)靜止下滑,物體M與滑塊m組成的系統(tǒng)水平方向所受合力為零,系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒,豎直方向有加速度,合力不為零,所以系統(tǒng)動(dòng)量不守恒,M和m組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒,由于系統(tǒng)初始狀態(tài)水平方向動(dòng)量為零,所以m從A到C的過(guò)程中,m向右運(yùn)動(dòng),M向左運(yùn)動(dòng),m從C到B的過(guò)程中,M還是向左運(yùn)動(dòng),即保證系統(tǒng)水平方向

13、動(dòng)量為零,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確,誤區(qū)警示,動(dòng)量守恒的判斷,某一方向上,系統(tǒng)所受合外力為零,則系統(tǒng)在該方向上滿(mǎn)足動(dòng)量守恒,但不能籠統(tǒng)地說(shuō)系統(tǒng)動(dòng)量守恒,針對(duì)訓(xùn)練】 (2019河北邢臺(tái)模擬)(多選)木塊a和b用一根輕彈簧連接起來(lái),放在光滑水平面上,a緊靠在墻壁上,在b上施加向左的水平力使彈簧壓縮,如圖所示,當(dāng)撤去外力后,下列說(shuō)法中正確的是( ) A.a尚未離開(kāi)墻壁前,a和b組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 B.a尚未離開(kāi)墻壁前,a和b組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒 C.a離開(kāi)墻壁后,a和b組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 D.a離開(kāi)墻壁后,a和b組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒,BC,解析:當(dāng)撤去外力F后,a尚未離開(kāi)墻壁前,系統(tǒng)受到墻壁的作用力,系統(tǒng)

14、所受的外力之和不為零,所以a和b組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;a離開(kāi)墻壁后,系統(tǒng)所受的外力之和為0,所以a,b組成的系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤,考點(diǎn)四動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用,應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的步驟,典例4】 (2019江南十校聯(lián)考)如圖所示,甲車(chē)質(zhì)量m1=20 kg,車(chē)上有質(zhì)量M=50 kg的人,甲車(chē)(連同車(chē)上的人)以v=3 m/s的速度向右滑行.此時(shí)質(zhì)量m2=50 kg的乙車(chē)正以v0=1.8 m/s的速度迎面滑來(lái),為了避免兩車(chē)相撞,當(dāng)兩車(chē)相距適當(dāng)距離時(shí),人從甲車(chē)跳到乙車(chē)上,求人跳出甲車(chē)的水平速度u(相對(duì)地面)應(yīng)當(dāng)在什么范圍以?xún)?nèi)才能避免兩車(chē)相撞?(不計(jì)地面和小車(chē)間的摩擦,設(shè)

15、乙車(chē)足夠長(zhǎng),取g=10 m/s2,核心點(diǎn)撥 人跳到乙車(chē)上后,如果兩車(chē)同向,且甲車(chē)的速度小于或等于乙車(chē)的速度就可以避免兩車(chē)相撞,人跳離甲車(chē)過(guò)程和人落到乙車(chē)的過(guò)程中系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒,解析:以人、甲車(chē)、乙車(chē)組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象,設(shè)甲車(chē)、乙車(chē)與人具有相同的速度v,由動(dòng)量守恒得(m1+M)v-m2v0=(m1+m2+M)v解得v=1 m/s. 以人與甲車(chē)為一系統(tǒng),人跳離甲車(chē)過(guò)程動(dòng)量守恒,得(m1+M)v=m1v+Mu, 解得u=3.8 m/s.因此,只要人跳離甲車(chē)的速度u3.8 m/s,就可避免兩車(chē) 相撞,答案:u3.8 m/s,反思總結(jié),求解動(dòng)量守恒定律中的臨界問(wèn)題的關(guān)鍵,1)尋找臨界狀態(tài):看題設(shè)

16、情景中是否有相互作用的兩物體相距最近、避免相碰和物體開(kāi)始反向運(yùn)動(dòng)等臨界狀態(tài). (2)挖掘臨界條件:在與動(dòng)量相關(guān)的臨界問(wèn)題中,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,即速度相等或位移相等,1.子彈打木塊問(wèn)題(2019河南洛陽(yáng)質(zhì)檢)如圖所示,質(zhì)量為m=245 g的木塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在質(zhì)量為M=0.5 kg 的木板左端,足夠長(zhǎng)的木板靜止在光滑水平面上,木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.4,質(zhì)量為m0=5 g的子彈以速度v0=300 m/s沿水平方向射入木塊并留在其中(時(shí)間極短),子彈射入后,g取10 m/s2,求,題組訓(xùn)練,1)木塊相對(duì)木板滑行的時(shí)間,答案:(1)1 s,2)木塊相對(duì)木

17、板滑行的位移,答案:(2)3 m,2.動(dòng)量守恒中的臨界問(wèn)題(2019山東青島二中模擬)如圖所示,光滑水平軌道上放置長(zhǎng)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=2 kg,mB=1 kg,mC=2 kg.開(kāi)始時(shí)C靜止,A,B一起以v0=5 m/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(guò)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:因碰撞時(shí)間極短,A與C碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒,設(shè)碰后瞬間A的速度為vA,C的速度為vC,以向右為正方向 由動(dòng)量守恒定律得mAv0=mAvA+mCvC A與B在摩擦力

18、作用下達(dá)到共同速度,設(shè)共同速度為vAB 由動(dòng)量守恒定律得mAvA+mBv0=(mA+mB)vAB A與B達(dá)到共同速度后恰好不再與C碰撞,應(yīng)滿(mǎn)足vAB=vC 聯(lián)立以上各式,代入數(shù)據(jù)得vA=2 m/s,答案:2 m/s,核心素養(yǎng),思維拓展】 動(dòng)量守恒中的臨界問(wèn)題,素養(yǎng)提升 學(xué)科素養(yǎng)演練提升,1.滑塊不滑出小車(chē)的臨界問(wèn)題,如圖所示,滑塊沖上小車(chē)后,在滑塊與小車(chē)之間的摩擦力作用下,滑塊做減速運(yùn)動(dòng),小車(chē)做加速運(yùn)動(dòng).滑塊剛好不滑出小車(chē)的臨界條件是滑塊到達(dá)小車(chē)末端時(shí),滑塊與小車(chē)的速度相同,2.兩物體不相碰的臨界問(wèn)題,兩個(gè)在光滑水平面上做勻速運(yùn)動(dòng)的物體,甲物體追上乙物體的條件是甲物體的速度v甲大于乙物體的速度

19、v乙,即v甲v乙,而甲物體與乙物體不相碰的臨界條件是 v甲=v乙,3.涉及物體與彈簧相互作用的臨界問(wèn)題,對(duì)于由彈簧組成的系統(tǒng),在物體間發(fā)生相互作用的過(guò)程中,當(dāng)彈簧被壓縮到最短時(shí),彈簧兩端的兩個(gè)物體的速度相等,4.涉及最大高度的臨界問(wèn)題,在物體滑上斜面體(斜面體放在光滑水平面上)的過(guò)程中,由于彈力的作用,斜面體在水平方向?qū)⒆黾铀龠\(yùn)動(dòng).物體滑到斜面體上最高點(diǎn)的臨界條件是物體與斜面體沿水平方向具有共同的速度,物體在豎直方向的分速度等于零,示例】?jī)少|(zhì)量分別為M1和M2的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上,A和B的傾斜面都是光滑曲面,曲面下端與水平面相切,如圖所示.一質(zhì)量為m的物塊位于劈A的傾斜面上,距水平面的高度為h.物塊從靜止滑下,然后滑上劈B.求物塊在B上能夠達(dá)到的最大高度,即學(xué)即練】甲、乙兩個(gè)小孩各乘一輛冰車(chē)在水平冰面上游戲,甲和他的冰車(chē)的質(zhì)量共為M=30 kg,乙和他的冰車(chē)的質(zhì)量也是30 kg.游戲時(shí),甲推著一個(gè)質(zhì)量為m=15 kg的箱子和他一起以大小為v0=2.0 m/s的速度滑行,乙以同樣大小的速度迎面滑來(lái),如圖所示.為了避免相撞,甲突然將箱子沿冰面推給乙,箱子滑到乙處時(shí)乙迅速把它抓住.若不計(jì)冰面的摩擦力,求甲至少要以多大的速度(相對(duì)于地面)將箱子推出,才能避免與乙相撞,法二若以