【金牌學(xué)案】年高中物理 第十六章 3 動(dòng)量守恒定律課件 新人教選修35

3動(dòng)量守恒定律知識(shí)點(diǎn)1系統(tǒng)、內(nèi)力和外力

1．系統(tǒng)：碰撞問(wèn)題的研究對(duì)象不是一個(gè)物體，而是_______________，我們就說(shuō)這兩個(gè)(或多個(gè))物體組成了一個(gè)________．2．內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作用力．3．外力：系統(tǒng)以外物體施加的力．兩個(gè)(或多個(gè))物體力學(xué)系統(tǒng)

【特別提醒】?jī)?nèi)力和外力與系統(tǒng)的劃分有關(guān).例如甲、乙、丙三個(gè)物體均有相互作用力，如果以這三個(gè)物體為系統(tǒng)，則甲、乙、丙相互之間的作用力為內(nèi)力；如果以甲、乙兩個(gè)物體為系統(tǒng)，則甲、乙間的相互作用力為內(nèi)力，丙對(duì)甲、乙的作用力為外力.知識(shí)點(diǎn)2動(dòng)量守恒定律1．內(nèi)容：如果一個(gè)系統(tǒng)________，或者所受外力的矢量和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變．這就是動(dòng)量守恒定律．不受外力2．?dāng)?shù)學(xué)表達(dá)式：_________.在一維情況下，對(duì)由A、B兩物體組成的系統(tǒng)有___________________________.p＝p′

知識(shí)點(diǎn)3動(dòng)量守恒定律的普適性

牛頓運(yùn)動(dòng)定律只適用于______________的系統(tǒng)．而動(dòng)量守恒定律不僅適用于宏觀低速的系統(tǒng)，而且適用于________的系統(tǒng)；不僅適用于萬(wàn)有引力、電磁力、分子力相互作用的體系，而且適用于作用方式并不清楚的物體系．從現(xiàn)代物理學(xué)的理論角度來(lái)認(rèn)識(shí)，動(dòng)量守恒定律是物理學(xué)中最基本的普適定律之一．m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′宏觀低速運(yùn)動(dòng)微觀高速知識(shí)點(diǎn)4動(dòng)量守恒定律成立的條件及理解1．動(dòng)量守恒定律成立的條件

(1)系統(tǒng)內(nèi)的任何物體都______________，這是一種理想化的情形，如天空中兩星球的碰撞，微觀粒子間的碰撞都可視為這種情形．不受外力作用

(2)系統(tǒng)雖然受到了外力的作用，但所受合外力都為零，如在光滑水平面上兩物體的碰撞就是這種情形，兩物體所受的重力和支持力的合力為零．

(3)系統(tǒng)所受的外力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)內(nèi)各物體間的內(nèi)力時(shí)，系統(tǒng)的總動(dòng)量近似守恒．如拋出去的手榴彈在空氣中爆炸的瞬間，火藥的內(nèi)力遠(yuǎn)大于其重力，重力完全可忽略不計(jì)，動(dòng)量近似守恒；兩節(jié)火車(chē)車(chē)廂在鐵軌上相碰時(shí)，在碰撞瞬間，車(chē)廂的作用力遠(yuǎn)大于鐵軌給車(chē)廂的摩擦力，動(dòng)量近似守恒．

(4)系統(tǒng)所受的合外力不為零，即F外≠0，但在某一方向上合外力為零(Fx＝0或Fy＝0)，則系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒．2．對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解(1)研究對(duì)象：兩個(gè)或兩個(gè)以上相互作用的物體所組成的系統(tǒng)．

(2)研究階段：動(dòng)量守恒是對(duì)研究系統(tǒng)的某過(guò)程而言，所以研究這類(lèi)問(wèn)題時(shí)要特別注意分析哪一階段是守恒階段．

(3)動(dòng)量守恒的條件是系統(tǒng)不受外力或所受的合外力為零，這就意味著一旦系統(tǒng)所受的合外力不為零，系統(tǒng)的總動(dòng)量將發(fā)生變化．所以，合外力才是系統(tǒng)動(dòng)量發(fā)生改變的原因，系統(tǒng)的內(nèi)力只能影響系統(tǒng)內(nèi)各物體的動(dòng)量，但不會(huì)影響系統(tǒng)的總動(dòng)量．

(4)動(dòng)量守恒指的是總動(dòng)量在相互作用的過(guò)程中時(shí)刻守恒，而不是只有始末狀態(tài)才守恒．實(shí)際列方程時(shí)，可在這守恒的無(wú)數(shù)個(gè)狀態(tài)中任選兩個(gè)狀態(tài)來(lái)列方程．(5)系統(tǒng)動(dòng)量守恒定律的三性

①矢量性．公式中的v1、v2、v1′和v2′都是矢量．只有它們?cè)谕恢本€(xiàn)上時(shí)，并先選定正方向，確定各速度的正、負(fù)(表示方向)后，才能用代數(shù)方程運(yùn)算．

②參考系的同一性．速度具有相對(duì)性，公式中的v1、v2、v1′和v2′均應(yīng)對(duì)同一參考系而言，一般取對(duì)地面的速度．③狀態(tài)的同一性．相互作用前的總動(dòng)量，這個(gè)“前”是指相互作用前的某一時(shí)刻，所以v1、v2

均是此時(shí)刻的瞬時(shí)速度；同理，v1′、v2′應(yīng)是相互作用后的同一時(shí)刻的瞬時(shí)速度．3．動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式

(1)從守恒的角度列式：系統(tǒng)相互作用過(guò)程中任意兩個(gè)狀態(tài)的總動(dòng)量相等，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′或p1＋p2＝p1′＋p2′.

(2)從變化角度列式：系統(tǒng)總動(dòng)量變化等于零，系統(tǒng)增加的總動(dòng)量等于系統(tǒng)減少的總動(dòng)量，即Δp1＋Δp2＝0或Δp1＝－Δp2.【例題】?jī)蓧K厚度相同同的木塊A和B，緊靠著放在在光滑的水平面上，其其質(zhì)量分別為為mA＝0.5kg,mB＝0.3kg，它們的下底底面光滑，上表表面粗糙．另另有一質(zhì)量mC＝0.1kg的滑塊C(可視為質(zhì)點(diǎn))，以vC＝25m/s的速度恰好水水平地滑到A的上表面，如如圖16－3－1所示，由于摩摩擦，滑塊最最后停在木塊塊B上，B和C的共同速度為3.0m/s，求：圖16－3－1(1)木塊A的最終速度vA;(2)滑塊C離開(kāi)A時(shí)的速度vC′.解析：選水平向右為為正方向，以以A、B、C三個(gè)物體組成成的系統(tǒng)為研究對(duì)對(duì)象，當(dāng)C在A、B上滑動(dòng)動(dòng)時(shí)，，A、B、C三個(gè)物物體間存在在相互互作用用，但但在水水平方方向不不存在在其他他外力力作用用，因因此系系統(tǒng)的動(dòng)動(dòng)量守守恒．．(1)當(dāng)C滑上A后，由由于有有摩擦擦力作作用，，將帶帶動(dòng)A和B一起運(yùn)動(dòng)動(dòng)，直直至C滑上B后，A、B兩木塊塊分離離，分分離時(shí)時(shí)木塊塊A的速度度為vA，最后后C相對(duì)靜靜止在在B上，與與B以共同同速度度vB＝3.0m/s運(yùn)動(dòng)，，由動(dòng)動(dòng)量守守恒定定律有有mCvC＝mAvA＋(mB＋mC)vB，求得vA＝2.6m/s(2)為了計(jì)計(jì)算vC′，我們們以B、C為系統(tǒng)統(tǒng)，C滑上B后與A分離，，B、C系統(tǒng)水水平方方向動(dòng)動(dòng)量守守恒．．C離開(kāi)A時(shí)的速速度為為vC′，B與A的速度度同為為vA，由動(dòng)動(dòng)量守守恒定定律有有mCvC′＋mBvA＝(mC＋mB)vB，求得得vC′＝4.2m/s.答案：：(1)2.6m/s(2)4.2m/s1．(上海2011屆高三三調(diào)研研)從手中中豎直直向上上拋出出的小小球，，與水平天天花板板碰撞撞后又又落回回到手手中，，設(shè)豎豎直向向上的的方向向?yàn)檎较蛳?，小球與與天花花板碰碰撞時(shí)時(shí)間極極短．．若不不計(jì)空空氣阻阻力和和碰撞撞過(guò)程程中動(dòng)動(dòng)能的損損失，，則下下列圖圖象中中能夠夠描述述小球球從拋拋出到到落回回手中中整個(gè)個(gè)過(guò)程的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)規(guī)律律的是是()解析：：小球做做豎直直上拋拋運(yùn)動(dòng)動(dòng)，向向上為為正方方向，，故速速度—時(shí)間圖象象為縱縱截距距為正正、斜斜率為為負(fù)的的直線(xiàn)線(xiàn)；與與天花花板相相撞且且不計(jì)計(jì)動(dòng)能損損失與與空氣氣摩擦擦，故故速度度不能能取零零且返返回時(shí)時(shí)圖象象應(yīng)與與上拋拋圖象關(guān)關(guān)于橫橫軸某某點(diǎn)對(duì)對(duì)稱(chēng)，，只有有C選項(xiàng)正正確．．答案：：C知識(shí)點(diǎn)點(diǎn)5動(dòng)量守守恒定定律在在多體體問(wèn)題題及臨臨界問(wèn)問(wèn)題中中的應(yīng)應(yīng)用1．多個(gè)物物體相互互作用時(shí)時(shí)，物理理過(guò)程往往往比較較復(fù)雜，，分析此此類(lèi)問(wèn)題時(shí)時(shí)應(yīng)注意意：(1)正確分析析作用過(guò)過(guò)程中各各物體狀狀態(tài)的變變化情況況，建立立運(yùn)動(dòng)模型．(2)分清作用用過(guò)程中中的不同同階段，，并找出出聯(lián)系各各階段的的狀態(tài)量．列式式時(shí)往往往要根據(jù)據(jù)作用過(guò)過(guò)程中的的不同階階段，建建立多個(gè)個(gè)動(dòng)量守恒方程程，或?qū)⑾到y(tǒng)內(nèi)內(nèi)的物體體按作用用的關(guān)系系分成幾幾個(gè)小系系統(tǒng)，分別建立立動(dòng)量守守恒方程程．(3)合理選取取研究對(duì)對(duì)象，既既要符合合動(dòng)量守守恒的條條件，又又要方便解題．．動(dòng)量守恒恒定律是是關(guān)于系系統(tǒng)的運(yùn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律律，在運(yùn)運(yùn)用動(dòng)量量守恒定定律時(shí)主要要注重初初、末狀狀態(tài)的動(dòng)動(dòng)量是否否守恒，，而不太太注重中中間狀態(tài)的具體體細(xì)節(jié)，，因此解解題非常常便利．．凡是碰碰到系統(tǒng)統(tǒng)的問(wèn)題題，可首先考慮慮是否滿(mǎn)滿(mǎn)足動(dòng)量量守恒的的條件．．2.動(dòng)量守恒恒定律應(yīng)應(yīng)用中的的臨界問(wèn)問(wèn)題在動(dòng)量守守恒定律律的應(yīng)用用中，常常常會(huì)遇遇到相互互作用的的兩物體體恰好分離離、恰好好不相碰碰，兩物物體相距距最近，，某物體體恰開(kāi)始始反向等臨界問(wèn)問(wèn)題，分分析此類(lèi)類(lèi)問(wèn)題時(shí)時(shí)：(1)分析物體體的受力力情況、、運(yùn)動(dòng)性性質(zhì)，判判斷系統(tǒng)統(tǒng)是否滿(mǎn)滿(mǎn)足動(dòng)量守恒的的條件，，正確應(yīng)應(yīng)用動(dòng)量量守恒定定律．(2)分析臨界界狀態(tài)出出現(xiàn)所需需的條件件，即臨臨界條件件．臨界界條件往往表現(xiàn)現(xiàn)為某個(gè)個(gè)(或某些)物理量的的特定取取值(或特定關(guān)關(guān)系)，通常表現(xiàn)為兩兩物體的的相對(duì)速速度關(guān)系系或相對(duì)對(duì)位移條條件，這這些特定定關(guān)系是求解這這類(lèi)問(wèn)題題的關(guān)鍵鍵．【例題】甲、乙兩兩小孩各各乘一輛輛冰車(chē)在在水平冰冰面上游游戲，甲和他的的冰車(chē)質(zhì)質(zhì)量共為為M＝30kg，乙和他他的冰車(chē)車(chē)質(zhì)量也也是30kg，游戲時(shí)時(shí)，甲推推著一個(gè)個(gè)質(zhì)量為為m＝15kg的箱子和和他一起起以大小為為v0＝2.0m/s的速度滑滑行，乙乙以同樣樣大小的的速度迎迎面滑來(lái)，為了了避免相相撞，甲甲突然將將箱子沿沿冰面推推給乙，，箱子滑滑到乙處時(shí)，乙乙迅速把把它抓住住，若不不計(jì)冰面面的摩擦擦力，求求：(1)甲至少要要以多大大的速度度(相對(duì)地面面)將箱子推推出，才才能避免與乙相相撞？(2)甲推出箱箱子時(shí)對(duì)對(duì)箱子做做了多少少功？答案：(1)5.2m/s(2)172.8J2．(2011年廣東六六校聯(lián)考考)一條滑道道由一段段半徑R＝0.8m的1/4圓弧軌道道和一段段長(zhǎng)為L(zhǎng)＝3.2m水平軌道道MN組成，在在M點(diǎn)處放置置一質(zhì)量量為m的滑塊B，另一個(gè)個(gè)質(zhì)量也也為m的滑塊A從左側(cè)最高高點(diǎn)無(wú)初初速度釋釋放，A、B均可視為為質(zhì)點(diǎn)．．已知圓圓弧軌道道光滑，且且A與B之間的碰碰撞無(wú)機(jī)機(jī)械能損損失(取g＝10m/s2)．(1)求A滑塊與B滑塊碰撞撞后的速速度v′A和v′B；(2)若A滑塊與B滑塊碰撞后后，B滑塊恰能達(dá)達(dá)到N點(diǎn)，則MN段與B滑塊間的摩摩擦因數(shù)μ的大小為多多少？圖16－3－2題型1動(dòng)量守恒的的條件【例題】(雙選)木塊a和b用一根輕彈彈簧連接起起來(lái)，放在在光滑水平面面上，a緊靠在墻壁壁上，在b上施加向左左的水平力力F使彈簧壓縮縮，如圖16－3－3所示，當(dāng)撤撤去外力后后，下列說(shuō)說(shuō)法中正確的是()圖16－3－3A．a(chǎn)尚未離開(kāi)墻墻壁前，a和b系統(tǒng)的動(dòng)量量守恒B．a(chǎn)尚未離開(kāi)墻墻壁前，a和b系統(tǒng)的動(dòng)量量不守恒C．a(chǎn)離開(kāi)墻后，，a和b系統(tǒng)的動(dòng)量量守恒D．a(chǎn)離開(kāi)墻后，，a和b系統(tǒng)的動(dòng)量量不守恒解析：撤去外力后后，a尚未離開(kāi)墻墻壁前，彈彈簧對(duì)a有彈力，因此墻壁必必然對(duì)a有壓力，則則a和b的系統(tǒng)所受受合外力不不為零，動(dòng)量不守恒恒，B選項(xiàng)正確；；a離開(kāi)墻后，，a和b組成的系統(tǒng)統(tǒng)所受外力只有豎豎直方向的的重力和支支持力，且且這兩個(gè)力力的合力為為零，因此a、b系統(tǒng)動(dòng)量守守恒，C選項(xiàng)正確．．答案：BC1．(2011年金山中學(xué)學(xué)期末)如圖16－3－4所示，a、b質(zhì)量相等，b上連有一輕輕質(zhì)彈簧，，且靜止在在光滑的水水平面上，，當(dāng)a)以速度v向右運(yùn)動(dòng)(彈簧一直在在彈性限度度內(nèi))，則(圖16－3－4A．當(dāng)彈簧壓壓縮量最大大時(shí)，a的動(dòng)能恰好好為零B．最后a離開(kāi)彈簧，，a被彈簧彈回回向左運(yùn)動(dòng)動(dòng)，b向右運(yùn)動(dòng)C．當(dāng)彈簧壓壓縮量最大大時(shí)，彈簧簧具有的彈彈性勢(shì)能等等于物體a與彈簧接觸觸前的動(dòng)能能的一半D．最后a離開(kāi)彈簧，，a、b都以v/2的速度向右右運(yùn)動(dòng)答案：C題型2動(dòng)量守恒定定律的應(yīng)用用【例題】如圖16－3－5所示，質(zhì)量量為m2＝1kg的滑塊靜止于光滑的的水平面上上，一小球球m1＝50g，以1000m/s的速度碰到滑塊后又又以800m/s速率被彈回回，試求滑滑塊獲得的的速度．圖16－3－5解析：對(duì)小球和滑滑塊組成的的系統(tǒng)，在在水平方向向上不受外外力，豎直方向上上所受的合合力為零，，系統(tǒng)動(dòng)量量守恒，以以小球初速速度方向?yàn)檎较蛳颍畡t有v1＝1000m/s，v1′＝－800m