2020選考物理-選修3-5-第十二章-第1講-動量定理-動量守恒定律及其應(yīng)用課件

2020選考物理-選修3-5-第十二章-第1講-動量定理-動量守恒定律及其應(yīng)用課件[選考導(dǎo)航]知識內(nèi)容考試要求歷次選考統(tǒng)計2016/042016/102017/042017/112018/042018/11動量守恒定律動量和動量定理c23232222

動量守恒定律c23

22

碰撞d

22

反沖運動火箭b23

波粒二象性能量量子化b16

14

光的粒子性c16

15

14粒子的波動性c16

15

概率波b

不確定性關(guān)系b

14

[選考導(dǎo)航]知識內(nèi)容考試要求歷次選考統(tǒng)計2016/04201原子結(jié)構(gòu)電子的發(fā)現(xiàn)a

原子的核式結(jié)構(gòu)模型b

氫原子光譜b

玻爾的原子模型c1415141515

原子核原子核的組成a

放射性元素的衰變c14

141415探測射線的方法a

放射性的應(yīng)用與防護a

核力與結(jié)合能c

161514

核裂變c

16

14

核聚變c

14

粒子和宇宙a

實驗17探究碰撞中的不變量

21原子電子的發(fā)現(xiàn)a

原子的核式結(jié)構(gòu)模型b

第1講動量定理動量守恒定律及其應(yīng)用第1講動量定理動量守恒定律及其應(yīng)用知識排查動量及動量定理1.動量 (1)定義：運動物體的質(zhì)量和_____的乘積叫做物體的動量，通常用p來表示。 (2)表達式：p＝_____。 (3)單位：_________。 (4)標矢性：動量是矢量，其方向和______方向相同。 (5)動量的瞬時性：動量是描述物體運動狀態(tài)的物理量，針對某一______而言。 (6)動量的變化量：是矢量，其表達式Δp＝p′－p為矢量式，當p′、p在同一條直線上時，可規(guī)定正方向，將矢量運算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運算。kg·m/s速度mv速度時刻知識排查動量及動量定理1.動量kg·m/s速度mv速度時刻2.沖量(1)定義：力F與力的作用時間t的______。(2)定義式：I＝_____，單位是_____。(3)方向：恒力作用時，與力的方向______。(4)物理意義：是一個過程量，表示力在時間上積累的作用效果。FtN·s乘積相同2.沖量(1)定義：力F與力的作用時間t的______。Ft3.動量定理(1)內(nèi)容：物體在一個過程始末的_________等于它在這個過程中所受_______的沖量。(2)表達式：p′－p＝I合。(3)動量定理既適用于恒力，也適用于變力。動量變化合力3.動量定理(1)內(nèi)容：物體在一個過程始末的________1.內(nèi)容：如果一個系統(tǒng)__________，或者所受_____________為0，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。2.表達式：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)動量守恒。 (2)近似守恒：系統(tǒng)受到的合力不為零，但當內(nèi)力遠______外力時，系統(tǒng)的動量可近似看成守恒。 (3)分方向守恒：系統(tǒng)在某個方向上所受合力為零時，系統(tǒng)在該方向上動量守恒。動量守恒定律m1v1′＋m2v2′不受外力外力的矢量和外力的合力大于1.內(nèi)容：如果一個系統(tǒng)__________，或者所受____1.碰撞 (1)定義：碰撞是指物體間的相互作用持續(xù)時間______，而物體間的相互作用力______的現(xiàn)象。 (2)特點：在碰撞現(xiàn)象中，一般都滿足內(nèi)力_________外力，可認為相互碰撞的系統(tǒng)動量守恒。碰撞反沖運動火箭遠大于很短很大1.碰撞碰撞反沖運動火箭遠大于很短很大(3)分類

動量是否守恒機械能是否守恒彈性碰撞守恒______非彈性碰撞守恒有損失完全非彈性碰撞守恒損失______守恒最大(3)分類

動量是否守恒機械能是否守恒彈性碰撞守恒_____2.反沖運動(1)反沖：根據(jù)動量守恒定律，如果一個靜止的物體在______的作用下分裂為兩個部分，一部分向某個方向運動，另一部分必然向______的方向運動。(2)反沖現(xiàn)象的應(yīng)用及防止①應(yīng)用：農(nóng)田、園林的噴灌裝置是利用反沖使水從噴口噴出時，一邊噴水一邊______，可以自動改變噴水的方向。②防止：用槍射擊時，由于槍身的反沖會影響射擊的_________，所以用步槍射擊時要把槍身抵在______，以減少反沖的影響。內(nèi)力相反旋轉(zhuǎn)準確性肩部2.反沖運動(1)反沖：根據(jù)動量守恒定律，如果一個靜止的物體3.火箭(1)火箭的原理火箭的工作原理是______運動，其反沖過程______守恒，它靠向后噴出的氣流的反沖作用而獲得______的速度。(2)影響火箭獲得速度大小的因素①噴氣速度：現(xiàn)代液體燃料火箭的噴氣速度約為____________m/s。②火箭的質(zhì)量比：指火箭起飛時的質(zhì)量與________________________之比，決定于火箭的結(jié)構(gòu)和材料。現(xiàn)代火箭的質(zhì)量比一般小于____。噴氣速度______，質(zhì)量比______，火箭獲得的速度______。2000～400010反沖動量向前火箭除燃料外的箭體質(zhì)量越大越大越大3.火箭(1)火箭的原理2000～400010反沖動小題速練1.思考判斷 (1)動量越大的物體，其速度越大(

) (2)物體的動量越大，其慣性也越大(

) (3)物體所受合力不變，則動量也不改變(

) (4)物體沿水平面運動時，重力不做功，其沖量為零(

) (5)物體所受合外力的沖量的方向與物體末動量的方向相同(

) (6)物體所受的合外力的沖量方向與物體動量變化的方向是一致的(

) (7)物體相互作用時動量守恒，但機械能不一定守恒(

)小題速練1.思考判斷(8)做勻速圓周運動的物體動量不變(

)(9)物體的動能不變，其動量一定不變(

)(10)應(yīng)用動量守恒定律時，速度應(yīng)相對同一參考系(

)答案

(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×

(6)√

(7)√

(8)×

(9)×

(10)√(8)做勻速圓周運動的物體動量不變()2.下列關(guān)于動量的說法正確的是(

) A.質(zhì)量大的物體動量一定大 B.速度大的物體動量一定大 C.兩物體動能相等，動量不一定相同 D.兩物體動能相等，動量一定相等答案C2.下列關(guān)于動量的說法正確的是()答案C3.(多選)如圖1所示，在光滑的水平面上有靜止的物體A和B。物體A的質(zhì)量是B的2倍，兩物體中間用被細繩束縛的處于壓縮狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧相連。當把細繩剪斷，彈簧在恢復(fù)原長的過程中(

)圖1A.A的速率是B的2倍B.A的動量大于B的動量C.A受的力等于B受的力D.A、B組成的系統(tǒng)的總動量為零答案CD3.(多選)如圖1所示，在光滑的水平面上有靜止的物體A和B。4.[人教版選修3－5·P16·T5改編]某機車以0.8m/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，直至碰上最后一節(jié)車廂。設(shè)機車和車廂的質(zhì)量都相等，則跟最后一節(jié)車廂相碰后車廂的速度為(鐵軌的摩擦忽略不計)(

) A.0.053m/s

B.0.05m/s C.0.057m/s

D.0.06m/s答案

B4.[人教版選修3－5·P16·T5改編]某機車以0.8m動量和動量定理1.沖量的計算方法 (1)計算沖量可以使用定義式I＝Ft求解，此方法僅限于恒力的沖量，無需考慮物體的運動狀態(tài)。 (2)利用F－t圖象計算，F(xiàn)－t圍成的面積可以表示沖量，該種方法可以計算變力的沖量。動量和動量定理1.沖量的計算方法2.動量、動能、動量變化量的比較2.動量、動能、動量變化量的比較3.用動量定理解題的基本思路4.用動量定理解釋現(xiàn)象 (1)物體的動量變化一定，此時力的作用時間越短，力就越大；時間越長，力就越小。 (2)作用力一定，此時力的作用時間越長，動量變化越大；力的作用時間越短，動量變化越小。3.用動量定理解題的基本思路4.用動量定理解釋現(xiàn)象【典例】質(zhì)量為60kg的建筑工人，不慎從高空跌下，由于彈性安全帶的保護，使他懸掛起來。已知彈性安全帶的緩沖時間1.2s，安全帶長5m，g取10m/s2，則安全帶所受的平均沖力的大小為(

) A.500N

B.1100N C.600N D.100N

解析

選取人為研究對象，

人下落過程v2＝2gh，v＝10m/s，

緩沖過程由動量定理(F－mg)t＝mv，由牛頓第三定律，安全帶所受的平均沖力為1100N。答案B【典例】質(zhì)量為60kg的建筑工人，不慎從高空跌下，由于彈1.(多選)對任何一個一定質(zhì)量的物體，下列說法正確的是(

) A.物體的動量發(fā)生變化，其動能一定發(fā)生變化 B.物體的動量發(fā)生變化，其動能不一定發(fā)生變化 C.物體的動能發(fā)生變化，其動量一定發(fā)生變化 D.物體的動能發(fā)生變化，其動量不一定發(fā)生變化

解析

物體的動量發(fā)生變化，可能是方向改變也可能是大小改變，所以物體的動能不一定發(fā)生變化，故選項A錯誤，B正確；物體的動能變化，速度大小一定變化，則動量一定發(fā)生變化，故選項C正確，D錯誤。

答案

BC1.(多選)對任何一個一定質(zhì)量的物體，下列說法正確的是(2.(多選)如圖2所示，籃球運動員接傳來的籃球時，通常要先伸出兩臂迎接，手接觸到球后，兩臂隨球迅速引至胸前，這樣做可以(

)圖2A.減小球的動量的變化量B.減小球?qū)κ肿饔昧Φ臎_量C.減小球的動量變化率D.延長接球過程的時間來減小手受到的作用力2.(多選)如圖2所示，籃球運動員接傳來的籃球時，通常要先伸答案CD答案CD3.在水平力F＝30N的作用下，質(zhì)量m＝5kg的物體由靜止開始沿水平面運動。已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，若F作用6s后撤去，撤去F后物體還能向前運動多長時間才停止？(g取10m/s2)3.在水平力F＝30N的作用下，質(zhì)量m＝5kg的物體由靜答案12s法二用動量定理解，研究全過程。選物體作為研究對象，研究整個運動過程，這個過程中的初、末狀態(tài)物體的速度都等于零。取水平力F的方向為正方向，根據(jù)動量定理得(F－μmg)t1＋(－μmg)t2＝0答案12s法二用動量定理解，研究全過程。1.動量守恒的判斷(1)明確系統(tǒng)由哪幾個物體組成。(2)對系統(tǒng)中各物體進行受力分析，分清哪些是內(nèi)力，哪些是外力。(3)看所有外力的合力是否為零，或內(nèi)力是否遠大于外力，從而判定系統(tǒng)的動量是否守恒。注意：動量守恒的條件和機械能守恒的條件不同。機械能守恒的條件是只有重力、彈力做功，動量守恒的條件是系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零。動量守恒定律的應(yīng)用1.動量守恒的判斷(1)明確系統(tǒng)由哪幾個物體組成。動量守恒定2.動量守恒定律的理解(1)矢量性：表達式中涉及的都是矢量，需要首先選取正方向，分清各物體初末動量的正、負。(2)瞬時性：動量是狀態(tài)量，動量守恒指對應(yīng)每一時刻的總動量都和初時刻的總動量相等。不同時刻的動量不能相加。(3)同一性：速度的大小跟參考系的選取有關(guān)，應(yīng)用動量守恒定律，各物體的速度必須是相對同一參考系的速度。一般選地面為參考系。(4)普適性：它不僅適用于兩個物體組成的系統(tǒng)，也適用于多個物體組成的系統(tǒng)；不僅適用于宏觀物體組成的系統(tǒng)，也適用于微觀粒子組成的系統(tǒng)。2.動量守恒定律的理解(1)矢量性：表達式中涉及的都是矢量，3.動量守恒定律的解題步驟3.動量守恒定律的解題步驟【典例1】在高速公路上發(fā)生了一起交通事故，一輛質(zhì)量為1500kg向南行駛的長途客車迎面撞上了一輛質(zhì)量為3000kg向北行駛的卡車，碰后兩車接在一起，并向南滑行了一小段距離后停止，根據(jù)測速儀的測定，長途客車碰前以20m/s的速率行駛，由此可判斷卡車碰前的行駛速率是(

) A.小于10m/s B.大于10m/s小于20m/s C.大于20m/s小于30m/s D.大于30m/s小于40m/s【典例1】在高速公路上發(fā)生了一起交通事故，一輛質(zhì)量為15解析由于碰撞過程時間極短，兩車之間的作用力遠大于它們所受到的阻力，可認為碰撞過程中兩車的動量守恒。設(shè)向南為正方向，客車的質(zhì)量為m1＝1500kg、速度為v1＝20m/s，卡車的質(zhì)量為m2＝3000kg、速率為v2。由于碰后兩車撞在一起向南滑行，故碰后兩車的共同速度v>0。根據(jù)動量守恒定律有：m1v1－m2v2＝(m1＋m2)v所以m1v1－m2v2>0代入數(shù)據(jù)得：v2<10m/s答案A解析由于碰撞過程時間極短，兩車之間的作用力遠大于它們所受到【典例2】[人教版選修3－5·P17·T6改編]如圖3所示，在光滑水平面的左側(cè)固定一豎直擋板，A球在水平面上靜止放置，B球向左運動與A球發(fā)生正碰，B球碰撞前、后的速率之比為3∶1，A球垂直撞向擋板，碰后原速率返回。兩球剛好不發(fā)生第二次碰撞，則A、B兩球的質(zhì)量比為(

)圖3A.1∶2 B.2∶1C.1∶4 D.4∶1【典例2】[人教版選修3－5·P17·T6改編]如圖3所示答案

D答案D1.(多選)下列相互作用的過程中，可以認為系統(tǒng)動量守恒的是(

)1.(多選)下列相互作用的過程中，可以認為系統(tǒng)動量守恒的是(解析動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，而相互作用過程中內(nèi)力遠大于外力時也可認為動量守恒。圖A中，滑輪男孩推滑輪女孩的過程中，內(nèi)力遠大于外力，因此系統(tǒng)的動量可認為守恒；圖B和圖D中，在兩物體相互作用的過程中，沒有滿足內(nèi)力遠大于外力的條件，系統(tǒng)的動量不守恒；圖C中，太空中無空氣阻力作用，太空人發(fā)射子彈過程中動量守恒。答案AC解析動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2.如圖4所示，游樂場上，兩位同學(xué)各駕著一輛碰碰車迎面相撞，此后，兩車以共同的速度運動；設(shè)甲同學(xué)和他的車的總質(zhì)量為150kg，碰撞前向右運動，速度的大小為4.5m/s，乙同學(xué)和他的車的總質(zhì)量為200kg，碰撞前向左運動，速度的大小為4.25m/s，則碰撞后兩車共同的運動速度為(取向右為正方向)(

)圖4A.1m/s B.0.5m/s C.－1m/s

D.－0.5m/s2.如圖4所示，游樂場上，兩位同學(xué)各駕著一輛碰碰車迎面相撞，解析兩車碰撞過程動量守恒m1v1－m2v2＝(m1＋m2)v答案D解析兩車碰撞過程動量守恒m1v1－m2v2＝(m1＋m2)1.碰撞過程遵循的原則(1)系統(tǒng)的動量守恒原則。(2)系統(tǒng)的動能不增加。(3)物理情景要合理①若碰前兩物體同向運動，則應(yīng)有v后＞v前，碰后原來在前的物體速度一定增大，若碰后兩物體同向運動，則應(yīng)有v前′≥v后′。②碰前兩物體相向運動，碰后兩物體的運動方向不可能都不改變。碰撞問題1.碰撞過程遵循的原則(1)系統(tǒng)的動量守恒原則。碰撞問題2.三種典型碰撞的特點(1)彈性碰撞：動量守恒，沒有動能損失。(2)非彈性碰撞：動量守恒，有動能損失。(3)完全非彈性碰撞：動量守恒，動能損失達到最大限度，碰撞完成后系統(tǒng)物體的速度相同。2.三種典型碰撞的特點(1)彈性碰撞：動量守恒，沒有動能損失【典例】如圖5所示，兩小車A、B置于光滑水平面上，質(zhì)量分別為m和2m，一輕質(zhì)彈簧兩端分別固定在兩小車上，開始時彈簧處于拉伸狀態(tài)，用手固定兩小車。現(xiàn)在先釋放小車B，當小車B的速度大小為3v時，再釋放小車A，此時彈簧仍處于拉伸狀態(tài)；當小車A的速度大小為v時，彈簧剛好恢復(fù)原長。自始至終彈簧都未超出彈性限度。求：圖5(1)彈簧剛恢復(fù)原長時，小車B的速度大??；(2)兩小車相距最近時，小車A的速度大??；(3)求兩小車相距最近時，彈簧彈性勢能大小?！镜淅咳鐖D5所示，兩小車A、B置于光滑水平面上，質(zhì)量分別解析(1)設(shè)彈簧剛恢復(fù)原長時，小車B速度為vB，以A、B兩車和彈簧為研究對象，小車B速度為3v開始到小車A速度為v過程，此系統(tǒng)動量守恒，列方程有：2m·3v＝2mvB＋m(－v)解得vB＝3.5v(2)兩小車相距最近時速度相同，由動量守恒定律有：2m×3v＝(2m＋m)vA解得vA＝2v解析(1)設(shè)彈簧剛恢復(fù)原長時，小車B速度為vB，(3)從彈簧剛恢復(fù)原長到兩小車相距最近過程用能量守恒定律有(3)從彈簧剛恢復(fù)原長到兩小車相距最近過程用能量守恒定律有1.如圖6所示，質(zhì)量為M的盒子放在光滑的水平面上，盒子內(nèi)表面不光滑，盒內(nèi)放有一塊質(zhì)量為m的物體，某時刻給物體一個水平向右的初速度v0，那么在物體與盒子前后壁多次往復(fù)碰撞后(

)圖61.如圖6所示，質(zhì)量為M的盒子放在光滑的水平面上，盒子內(nèi)表面答案D答案D2.如圖7所示，一質(zhì)量為0.5kg的小球A以2.0m/s的速度和靜止于光滑水平面上、質(zhì)量為1kg的另一大小相同的小球B發(fā)生正碰，碰撞后它以0.2m/s的速度反彈。求：圖7(1)原來靜止小球B獲得的速度大??；(2)碰撞過程中損失的機械能。2.如圖7所示，一質(zhì)量為0.5kg的小球A以2.0m/s解析(1)A、B兩小球碰撞過程中動量守恒，設(shè)小球B的速度為v，則mAvA＝mAvA′＋mBv，代入數(shù)據(jù)解得v＝1.1m/s。(2)由A、B兩小球組成的系統(tǒng)能量守恒有解得ΔE＝0.385J答案(1)1.1m/s

(2)0.385J解析(1)A、B兩小球碰撞過程中動量守恒，設(shè)小球B的速度為動量守恒定律與其他知識綜合應(yīng)用類問題的求解，與一般的力學(xué)問題求解思路并無差異，只是問題的情景更復(fù)雜多樣，分析清楚物理過程，正確識別物理模型是解決問題的關(guān)鍵。動量和電磁學(xué)問題的綜合應(yīng)用動量守恒定律與其他知識綜合應(yīng)用類問題的求解，與一般的力學(xué)問題【典例】(2017·4月浙江選考)間距為l的兩平行金屬導(dǎo)軌由水平部分和傾斜部分平滑連接而成，如圖8所示，傾角為θ的導(dǎo)軌處于大小為B1，方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場區(qū)間Ⅰ中，水平導(dǎo)軌上的無磁場區(qū)間靜止放置一質(zhì)量為3m的“聯(lián)動雙桿”(由兩根長為l的金屬桿，cd和ef，用長度為L的剛性絕緣桿連接而成)，在“聯(lián)動雙桿”右側(cè)存在大小為B2，方向垂直導(dǎo)軌平面向上的勻強磁場區(qū)間Ⅱ，其長度大于L，質(zhì)量為m，長為l的金屬桿ab，從傾斜導(dǎo)軌上端釋放，達到勻速后進入水平導(dǎo)軌(無能量損失)，桿ab與“聯(lián)動雙桿”發(fā)生碰撞后桿ab和cd合在一起形成“聯(lián)動三桿”，“聯(lián)動三桿”繼續(xù)沿水平導(dǎo)軌進入磁場區(qū)間Ⅱ并從中滑出，運動過程中，桿ab、cd和ef與導(dǎo)軌始終接觸良好，且保持與導(dǎo)軌垂直。已知桿ab、cd和ef電阻均為R＝0.02Ω，m＝0.1kg，l＝0.5m，L＝0.3m，θ＝30°，B1＝0.1T，B2＝0.2T。不計摩擦阻力和導(dǎo)軌電阻，忽略磁場邊界效應(yīng)。求：【典例】(2017·4月浙江選考)間距為l的兩平行金屬導(dǎo)軌圖8(1)桿ab在傾斜導(dǎo)軌上勻速運動時的速度大小v0；(2)聯(lián)動三桿進入磁場區(qū)間Ⅱ前的速度大小v；(3)聯(lián)動三桿滑過磁場區(qū)間Ⅱ產(chǎn)生的焦耳熱Q。圖8解析沿著斜面正交分解，最大速度時重力分力與安培力平衡(1)感應(yīng)電動勢E＝B1lv0安培力F＝B1Il解析沿著斜面正交分解，最大速度時重力分力與安培力平衡安培力(3)進入B2磁場區(qū)域，設(shè)速度變化Δv，由動量定理有出B2磁場后“聯(lián)動三桿”的速度為v′＝v＋2Δv＝1.0m/sIB2lΔt＝－4mΔv答案

(1)6m/s

(2)1.5m/s

(3)0.25J(3)進入B2磁場區(qū)域，設(shè)速度變化Δv，由動量定理有出B2磁2020選考物理-選修3-5-第十二章-第1講-動量定理-動量守恒定律及其應(yīng)用課件圖9(1)小球C與小球B碰撞后的速度為多大；(2)小球B的帶電荷量q為多少；(3)當小球B和C一起