202X屆高考物理總復習第七單元動量第2講動量守恒定律課件

1、動量守恒定律動量守恒定律第2講1必備知識2關(guān)鍵能力1 1動量守恒定律動量守恒定律(1)系統(tǒng):相互作用的幾個物體構(gòu)成系統(tǒng)。系統(tǒng)中各物體之間的相互作用力稱為內(nèi)力,外部其他物體對系統(tǒng)的作用力叫作外力。(2)內(nèi)容:如果一個系統(tǒng)不受外力作用,或者所受的合力為零,那么這個系統(tǒng)的總動量保持不變。(3)表達式m1v1+m2v2=m1v1+m2v2兩個物體組成的系統(tǒng)初動量等于末動量可寫為:p=p、p=0和p1=-p2。(4)守恒條件理想守恒:系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零,則系統(tǒng)動量守恒。近似守恒:系統(tǒng)受到的合力不為零,但當內(nèi)力遠大于外力時,系統(tǒng)的動量可近似看成守恒。分方向守恒:系統(tǒng)在某個方向上所受合力為零時

2、,系統(tǒng)在該方向上動量守恒。答案答案AC1.1 (2019湖南長沙階段測驗)(多選)如圖所示,光滑水平面上兩小車中間夾一壓縮了的輕彈簧,兩手分別按住小車,使它們靜止,對兩車及彈簧組成的系統(tǒng),下列說法中正確的是()。A.兩手同時放開后,系統(tǒng)總動量始終為零B.先放開左手,后放開右手,總動量向右C.先放開左手,后放開右手,總動量向左D.無論何時放手,系統(tǒng)總動量守恒1 1動量守恒定律動量守恒定律答案答案B1.2 (2019河南洛陽六校聯(lián)考)某機車以0.8 m/s的速度駛向停在鐵軌上的15節(jié)車廂跟它們對接。機車跟第1節(jié)車廂相碰后,它們連在一起具有一個共同的速度,緊接著又跟第2節(jié)車廂相碰,就這樣,直至碰上最

3、后一節(jié)車廂。設機車和每節(jié)車廂的質(zhì)量都相等,則機車跟最后一節(jié)車廂相碰后車廂的速度為(鐵軌的摩擦忽略不計)()。A.0.053 m/s B.0.05 m/s C.0.057 m/s D.0.06 m/s1 1動量守恒定律動量守恒定律2 2碰撞、爆炸與反沖碰撞、爆炸與反沖(1)概念:碰撞指的是物體間相互作用持續(xù)時間很短,物體間相互作用力很大的現(xiàn)象。在碰撞過程中,一般都滿足內(nèi)力遠大于外力,故可以用動量守恒定律處理碰撞問題。(2)分類彈性碰撞:這種碰撞的特點是系統(tǒng)的機械能守恒,相互作用過程中遵循的規(guī)律是動量守恒和機械能守恒。非彈性碰撞:在碰撞過程中有機械能損失的碰撞,在相互作用過程中只遵循動量守恒定律。

4、完全非彈性碰撞:這種碰撞的特點是系統(tǒng)的機械能損失最大,作用后兩物體粘在一起,速度相等,相互作用過程中只遵循動量守恒定律。爆炸現(xiàn)象:爆炸過程中內(nèi)力遠大于外力,爆炸的各部分組成的系統(tǒng)總動量守恒。反沖運動:物體在內(nèi)力作用下分裂為兩個不同部分并且這兩部分向相反方向運動的現(xiàn)象。反沖運動中,相互作用力一般較大,通?？梢杂脛恿渴睾愣蓙硖幚?。ABAB答案答案2 2碰撞、爆炸與反沖碰撞、爆炸與反沖2.1 (2019安徽合肥摸底測驗)(多選)在光滑水平面上動能為E0,動量大小為p0的小鋼球1與靜止的小鋼球2發(fā)生碰撞,碰撞前后球1的運動方向相反,將碰撞后球1的動能和動量大小分別記為E1、p1,球2的動能和動量大小

5、分別記為E2、p2,則必有()。A.E1p0C.E2E0 D.p1p0D D答案答案2 2碰撞、爆炸與反沖碰撞、爆炸與反沖2.2 (2019北京海淀區(qū)開學考試)將靜置在地面上、質(zhì)量為M(含燃料)的火箭模型火箭模型點火升空,火箭模型在極短時間內(nèi)以相對地面的速度v0豎直向下噴出質(zhì)量為m的熾熱氣體。忽略噴氣過程重力和空氣阻力的影響,則噴氣結(jié)束時火箭模型獲得的速度大小是()。動量守恒定律的理解和應用問題動量守恒定律的理解和應用問題題型一題型一1.動量守恒的判定(1)系統(tǒng)不受外力或者所受外力的矢量和為零,則系統(tǒng)動量守恒。(2)系統(tǒng)受外力,但外力遠小于內(nèi)力,可以忽略不計時,則系統(tǒng)動量守恒。(3)系統(tǒng)在某一

6、個方向上所受的合力為零,則系統(tǒng)在該方向上動量守恒。(4)全過程的某一階段系統(tǒng)受到的合力為零,則該階段系統(tǒng)動量守恒。2.動量守恒定律解題的基本步驟(1)明確研究對象,確定系統(tǒng)的組成(系統(tǒng)包括哪幾個物體及研究的過程)。(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)規(guī)定正方向,確定初、末狀態(tài)的動量。(4)由動量守恒定律列出方程。(5)代入數(shù)據(jù),求出結(jié)果,必要時討論說明。答案答案解析解析BCDBCD動量守恒定律的理解和應用問題動量守恒定律的理解和應用問題題型一題型一【例1】(多選)如圖所示,A、B兩物體質(zhì)量之比mAmB=32,原來靜止在平板小車C上,A、B間有一根被壓縮的

7、彈簧,地面光滑,當彈簧突然被釋放后,下列說法正確的是()。A.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,則A、B組成的系統(tǒng)動量守恒B.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,則A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,則A、B組成的系統(tǒng)動量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等,則A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒解解析析動量守恒定律的理解和應用問題動量守恒定律的理解和應用問題題型一題型一如果A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,彈簧被釋放后,A、B分別相對小車向左、向右滑動,它們所受的滑動摩擦力FA向右,FB向左,因為mAmB=32,所以FAFB=32,則A、B組成的系統(tǒng)所受

8、的外力之和不為零,故其動量不守恒,A項錯誤;對A、B、C組成的系統(tǒng),A與C、B與C間的摩擦力為內(nèi)力,該系統(tǒng)所受的外力為豎直方向的重力和支持力,它們的合力為零,故該系統(tǒng)的動量守恒,B、D兩項正確;若A、B所受的摩擦力大小相等,則A、B組成的系統(tǒng)所受的外力之和為零,故其動量守恒,C項正確。方法方法動量守恒定律的理解和應用問題動量守恒定律的理解和應用問題題型一題型一動量守恒定律常用的四種表達形式(1)p=p:系統(tǒng)相互作用前的總動量p和相互作用后的總動量p大小相等,方向相同。(2)p=p-p=0:系統(tǒng)總動量的增加量為零。(3)p1=-p2:相互作用的系統(tǒng)內(nèi)的兩部分物體,其中一部分動量的增加量等于另一部

9、分動量的減少量。(4)m1v1+m2v2=m1v1+m2v2,即相互作用前后系統(tǒng)內(nèi)各物體的動量都在同一直線上時,作用前總動量與作用后總動量相等。答案答案解析解析C動量守恒定律的理解和應用問題動量守恒定律的理解和應用問題題型一題型一【變式訓練1】(2019河南南陽四校聯(lián)考)在平靜的水面上,有一條以速度v0勻速前進的載人小船,船的質(zhì)量為M,人的質(zhì)量為m。開始時,人相對船靜止。當人對船以速度v向船行進的反方向行走時,船的速度為u,由動量守恒定律可知下列表達式成立的是()。A.(M+m)v0=Mu+mvB.(M+m)v0=Mu+m(v-u)C.(M+m)v0=Mu-m(v-u)D.(M+m)v0=Mu

10、-m(v-v0)解解析析動量守恒定律的理解和應用問題動量守恒定律的理解和應用問題題型一題型一表達式(M+m)v0=Mu+mv中,速度不是相對同一參考系,A項錯誤;(M+m)v0=Mu+m(v-u)中,若選取船的運動方向為正方向,則人的速度大小為負值,B項錯誤;表達式(M+m)v0=Mu-m(v-v0),因為違背了動量守恒定律的“同時性”原則,D項錯誤;正確的求解應將動量守恒表達式寫為(M+m)v0=Mu-m(v-u),C項正確。多體動量守恒問題多體動量守恒問題題型二題型二有時對整體應用動量守恒,有時只選某部分應用動量守恒,有時分過程多次應用動量守恒,恰當選擇系統(tǒng)和初、末狀態(tài)是解題的關(guān)鍵。1.分

11、析題意,明確研究對象。在分析相互作用的物體總動量是否守恒時,通常把這些被研究的物體統(tǒng)稱為系統(tǒng)。對于比較復雜的物理過程,要采用程序法對全過程進行分段分析,要明確在哪些階段中,哪些物體發(fā)生相互作用,從而確定所研究的系統(tǒng)是由哪些物體組成的。2.要對各階段所選系統(tǒng)內(nèi)的物體進行受力分析,弄清哪些是系統(tǒng)內(nèi)部物體之間相互作用的內(nèi)力,哪些是系統(tǒng)外部物體對系統(tǒng)內(nèi)部物體作用的外力。在受力分析的基礎上根據(jù)動量守恒定律的條件判斷能否應用動量守恒。3.明確所研究的相互作用過程,確定過程的初、末狀態(tài),即系統(tǒng)內(nèi)各個物體的初動量和末動量的量值或表達式。4.確定好正方向,建立動量守恒方程求解。答案答案解析解析(1)6 m/s(

12、2)2 m/s(3)1 s多體動量守恒問題多體動量守恒問題題型二題型二【例2】如圖所示,質(zhì)量m=245 g的物塊(可視為質(zhì)點)放在質(zhì)量M=0.5 kg的木板左端,足夠長的木板靜止在光滑水平面上,物塊與木板間的動摩擦因數(shù)=0.4。質(zhì)量m0=5 g的子彈以速度v0=300 m/s沿水平方向射入物塊并留在其中(時間極短),g取10 m/s2。子彈射入后,求:(1)子彈進入物塊后子彈和物塊一起向右滑行的最大速度v1。(2)木板向右滑行的最大速度v2。(3)物塊在木板上相對木板滑行的時間t。解解析析多體動量守恒問題多體動量守恒問題題型二題型二(1)子彈進入物塊后隨物塊一起向右滑行的初速度為物塊的最大速度

13、,由動量守恒可得m0v0=(m0+m)v1解得v1=6 m/s。(2)當子彈、物塊、木板三者共速時,木板的速度最大,由動量守恒定律可得(m0+m)v1=(m0+m+M)v2解得v2=2 m/s。(3)對物塊和子彈組成的整體應用動量定理得-(m0+m)gt=(m0+m)v2-(m0+m)v1解得t=1 s。方法方法多體動量守恒問題多體動量守恒問題題型二題型二應用動量守恒定律應注意以下三點(1)確定所研究的系統(tǒng),單個物體談不上動量守恒。(2)判斷系統(tǒng)是否動量守恒,或者判斷系統(tǒng)某個方向上動量是否守恒。(3)系統(tǒng)中各物體的速度是否是相對地面的速度,若不是,則應轉(zhuǎn)換成相對于地面的速度。答案答案解析解析多

14、體動量守恒問題多體動量守恒問題題型二題型二【變式訓練2】(2019廣東廣州摸底測驗)質(zhì)量為M的小船以速度v0行駛,船上有兩個質(zhì)量均為m的水手a和b,分別靜止站在船頭和船尾?，F(xiàn)a沿水平方向以速率v(相對于靜止的水面)向前跳入水中,然后b沿水平方向以同一速率v(相對于靜止的水面)向后跳入水中,求b跳出后,小船的速度(水的阻力不計)。解解析析多體動量守恒問題多體動量守恒問題題型二題型二碰撞問題碰撞問題題型三題型三1.三種碰撞形式的理解碰撞問題碰撞問題題型三題型三碰撞問題碰撞問題題型三題型三答案答案解析解析碰撞問題碰撞問題題型三題型三【例3】甲、乙兩球在水平光滑軌道上同向運動,已知它們的動量分別是p1

15、=5 kgm/s,p2=7 kgm/s,甲從后面追上乙并發(fā)生碰撞,碰后乙球的動量變?yōu)?0 kgm/s,則二球質(zhì)量m1與m2間的關(guān)系可能正確的是()。 A.m1=m2 B.2m1=m2 C.4m1=m2 D.6m1=m2C解解析析碰撞問題碰撞問題題型三題型三方法方法碰撞問題碰撞問題題型三題型三答案答案解析解析碰撞問題碰撞問題題型三題型三【變式訓練3】(2018寧夏銀川模擬考試)(多選)A、B兩球沿一直線運動并發(fā)生正碰,如圖所示為兩球碰撞前、后的位移隨時間變化的圖象,a、b分別為A、B兩球碰前的位移隨時間變化的圖線,c為碰撞后兩球共同運動的位移隨時間變化的圖線,若A球的質(zhì)量m=2 kg,則由圖判斷

16、下列結(jié)論正確的是( )。A.碰撞前、后A球的動量變化量為4 kgm/sB.碰撞過程中A球?qū)球所施的沖量為-4 NsC.A、B兩球碰撞前的總動量為3 kgm/sD.碰撞過程中A、B兩球組成的系統(tǒng)損失的動能為10 JABD解解析析碰撞問題碰撞問題題型三題型三爆炸和反沖問題爆炸和反沖問題題型四題型四1.爆炸現(xiàn)象的三個規(guī)律動量守恒因為爆炸是在極短的時間內(nèi)完成的,爆炸物體間的相互作用力遠遠大于受到的外力,所以在爆炸過程中,系統(tǒng)的總動量守恒動能增加在爆炸過程中,因為有其他形式的能量(如化學能)轉(zhuǎn)化為動能,所以爆炸后系統(tǒng)的總動能增加位置不變爆炸的時間極短,因而作用過程中,物體產(chǎn)生的位移很小,一般可忽略不計

17、,可以認為爆炸后物體仍然從爆炸前的位置以新的動量開始運動題型四題型四爆炸和反沖問題爆炸和反沖問題2.對反沖運動的三點說明作用原理反沖運動是系統(tǒng)內(nèi)物體之間的作用力和反作用力產(chǎn)生的效果動量守恒反沖運動中系統(tǒng)不受外力或內(nèi)力遠大于外力,所以反沖運動遵循動量守恒定律機械能增加反沖運動中,因為有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機械能,所以系統(tǒng)的總機械能增加答案答案解析解析題型四題型四爆炸和反沖問題爆炸和反沖問題【例4】以初速度v0與水平方向成60角斜向上拋出的手榴彈,到達最高點時炸成質(zhì)量分別為m和2m的兩塊,其中質(zhì)量大的一塊沿著原來的方向以2v0的速度飛行。(1)求質(zhì)量較小的另一塊彈片速度的大小和方向。(2)爆炸過程有

18、多少化學能轉(zhuǎn)化為彈片的動能?解解析析題型四題型四爆炸和反沖問題爆炸和反沖問題題型四題型四爆炸和反沖問題爆炸和反沖問題方法方法處理爆炸和反沖問題時要注意兩點(1)碰撞過程中系統(tǒng)機械能不可能增大,但爆炸與反沖過程中系統(tǒng)的機械能一定增大。(2)因碰撞、爆炸過程發(fā)生在瞬間,一般認為系統(tǒng)內(nèi)各物體的速度瞬間發(fā)生突變,而物體的位置不變。答案答案解析解析題型四題型四爆炸和反沖問題爆炸和反沖問題C解解析析題型四題型四爆炸和反沖問題爆炸和反沖問題人船模型問題（平均動量守恒問題）人船模型問題（平均動量守恒問題）題型五題型五答案答案解析解析人船模型問題（平均動量守恒問題）人船模型問題（平均動量守恒問題）題型五題型五A

19、解解析析人船模型問題（平均動量守恒問題）人船模型問題（平均動量守恒問題）題型五題型五方法方法當物體間發(fā)生相互作用,研究兩物體構(gòu)成的系統(tǒng)符合動量守恒的條件時,若只涉及位移,通常可用平均動量守恒求解,只要兩物體相互作用時間相同,就可用位移代替速度列動量守恒方程,列方程前畫出反映位移關(guān)系的草圖將會更加簡捷。答案答案解析解析人船模型問題（平均動量守恒問題）人船模型問題（平均動量守恒問題）題型五題型五【變式訓練5】(2019江蘇南京摸底考試)如圖所示,光滑水平面上有一小車,小車上固定一桿,總質(zhì)量為M;桿頂系一長為L的輕繩,輕繩另一端系一質(zhì)量為m的小球。繩被水平拉直處于靜止狀態(tài)(小球處于最右端)。將小球由

20、靜止釋放,小球從最右端擺下并繼續(xù)擺至最左端的過程中,小車運動的距離是多少?解解析析人船模型問題（平均動量守恒問題）人船模型問題（平均動量守恒問題）題型五題型五動量與能量的綜合問題動量與能量的綜合問題題型六題型六1.解決力學問題的三個基本觀點動力學觀點運用牛頓運動定律結(jié)合運動學知識解題,可處理勻變速運動問題能量觀點用動能定理和能量守恒觀點解題,可處理非勻變速運動問題動量觀點用動量守恒觀點解題,可處理非勻變速運動問題動量與能量的綜合問題動量與能量的綜合問題題型六題型六2.動量觀點和能量觀點的比較(1)相同點:研究對象都是相互作用的物體組成的系統(tǒng);研究過程都是某一運動過程。(2)不同點:動量守恒定律

21、是矢量表達式,還可寫出分量表達式;而動能定理和能量守恒定律是標量表達式,無分量表達式。 3.利用動量和能量觀點解題的技巧(1)若研究對象為一個系統(tǒng),則應優(yōu)先考慮應用動量守恒定律和能量守恒定律(機械能守恒定律)。(2)若研究對象為單一物體,且涉及功和位移問題,則應優(yōu)先考慮動能定理。(3)因為動量守恒定律、能量守恒定律(機械能守恒定律)、動能定理都只考查一個物理過程的始末兩個狀態(tài)有關(guān)物理量間的關(guān)系,對過程的細節(jié)不予細究,這正是它們的方便之處。特別對于變力做功問題,就更顯示出它們的優(yōu)越性。答案答案解析解析(1)0.24 s(2)5 m/s動量與能量的綜合問題動量與能量的綜合問題題型六題型六【例6】如

22、圖所示,質(zhì)量m1=0.3 kg的小車靜止在光滑的水平面上,車長L=1.5 m,現(xiàn)有質(zhì)量m2=0.2 kg且可視為質(zhì)點的物塊,以水平向右的速度v0=2 m/s從左端滑上小車,最后在車面上某處與小車保持相對靜止。物塊與車面間的動摩擦因數(shù)=0.5,取g=10 m/s2。(1)求物塊在車面上滑行的時間t。(2)要使物塊不從小車右端滑出,則物塊滑上小車左端的速度v0不超過多少?解解析析動量與能量的綜合問題動量與能量的綜合問題題型六題型六方法方法動量與能量的綜合問題動量與能量的綜合問題題型六題型六“滑塊平板”模型解題思路(1)應用系統(tǒng)的動量守恒。(2)涉及滑塊或平板的時間時,優(yōu)先考慮用動量定理。(3)涉及滑塊或平板的位移時,優(yōu)先考慮用動能定理。(4)涉及滑塊的相對位移時,優(yōu)先考慮用系統(tǒng)的能量守恒。(5)滑塊恰好不滑動時,滑塊與平板達到共同速度。答案答案解析解析動量與能量的綜合問題動量與能量的綜合問題題型六題型六【變式訓練6】(2019貴州貴陽質(zhì)量調(diào)研)如圖所示,長木板ab的b端固定有一擋板,木板與擋板的總質(zhì)量M=4.0 kg,a、b間的距離s=2.0 m,木板位于光滑水平面上,在木板a端有一小物塊,其質(zhì)量m=1.0 kg,小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)=