高考物理創(chuàng)新（基礎(chǔ)課能力課實(shí)驗(yàn)課）版課件第六章動(dòng)量守恒定律及應(yīng)用基礎(chǔ)課1

[高考導(dǎo)航]考點(diǎn)內(nèi)容要求高考命題實(shí)況高考戰(zhàn)報(bào)201520162017動(dòng)量動(dòng)量定理Ⅰ

T12C(2)：光子的動(dòng)量及動(dòng)量改變量T12C(2)：微觀粒子的動(dòng)量、德布羅意波T12C(3)：動(dòng)量守恒定律3年2考難度中等保B必會(huì)動(dòng)量守恒定律及其應(yīng)用Ⅰ高頻考點(diǎn)：動(dòng)量守恒定律簡(jiǎn)單應(yīng)用。創(chuàng)新區(qū)域：①注重常見(jiàn)模型的考查。②加強(qiáng)與實(shí)際問(wèn)題、科技問(wèn)題的聯(lián)系，體現(xiàn)學(xué)以致用的理念。彈性碰撞和非彈性碰撞Ⅰ實(shí)驗(yàn)六：驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律

【說(shuō)明】只限一維碰撞。基礎(chǔ)課1動(dòng)量定理動(dòng)量守恒定律及應(yīng)用動(dòng)量1.定義：運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量和______的乘積叫做物體的動(dòng)量，通常用p來(lái)表示。2.表達(dá)式：p＝______。3.單位：千克·米/秒；符號(hào)是_________。4.標(biāo)矢性：動(dòng)量是矢量，其方向和______方向相同。知識(shí)排查速度mvkg·m/s速度動(dòng)量定理1.沖量 (1)定義：力和力的__________的乘積叫做這個(gè)力的沖量。

公式：I＝_____。 (2)單位：_______，符號(hào)是______。 (3)方向：沖量是矢量，恒力沖量的方向與力的方向______。作用時(shí)間Ft牛·秒N·s相同2.動(dòng)量定理 (1)內(nèi)容：物體在一個(gè)過(guò)程始末的動(dòng)量_______等于它在這個(gè)過(guò)程中所受力的沖量。 (2)表達(dá)式：Ft＝Δp＝p′－p。 (3)矢量性：動(dòng)量變化量的方向與_________的方向相同，可以在某一方向上應(yīng)用動(dòng)量定理。變化量合外力1.內(nèi)容：如果一個(gè)系統(tǒng)___________，或者所受外力的_________為0，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。2.表達(dá)式：m1v1＋m2v2＝______________或p＝p′。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。動(dòng)量守恒定律不受外力矢量和m1v1′＋m2v2′外力的合力大于1.碰撞

物體間的相互作用持續(xù)時(shí)間______，而物體間相互作用力______的現(xiàn)象。2.特點(diǎn)

在碰撞現(xiàn)象中，一般都滿足內(nèi)力_______外力，可認(rèn)為相互碰撞的系統(tǒng)動(dòng)量守恒。彈性碰撞和非彈性碰撞很短很大遠(yuǎn)大于3.分類

動(dòng)量是否守恒機(jī)械能是否守恒彈性碰撞守恒___________________非完全彈性碰撞守恒有損失完全非彈性碰撞守恒損失_______守恒最多小題速練1.思考判斷 (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。(

) (2)動(dòng)量越大的物體，其速度越大。(

) (3)兩物體的動(dòng)量相等，動(dòng)能也一定相等。(

) (4)物體的動(dòng)量變化量等于某個(gè)力的沖量。(

) (5)物體沿水平面運(yùn)動(dòng)，重力不做功，重力的沖量也等于零。(

) (6)系統(tǒng)的動(dòng)量守恒時(shí)，機(jī)械能也一定守恒。(

) (7)若在光滑水平面上的兩球相向運(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。(

)

答案

(1)√

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×

(6)×

(7)√2.[人教版3－5P8例題改編]如圖1所示，運(yùn)動(dòng)員揮網(wǎng)拍將質(zhì)量為m的網(wǎng)球擊出。如果網(wǎng)球被拍子擊出前、后瞬間速度的大小分別為v1、v2，v1與v2方向相反，且v2＞v1。忽略網(wǎng)球的重力，則此過(guò)程中拍子對(duì)網(wǎng)球作用力的沖量(

)圖1A.大小為m(v2－v1)，方向與v1方向相同B.大小為m(v2＋v1)，方向與v1方向相同C.大小為m(v2－v1)，方向與v2方向相同D.大小為m(v2＋v1)，方向與v2方向相同解析

在拍打網(wǎng)球的過(guò)程中，選取v2方向?yàn)檎较?，?duì)網(wǎng)球運(yùn)用動(dòng)量定理有I＝mv2－(－mv1)＝m(v2＋v1)，即拍子對(duì)網(wǎng)球作用力的沖量大小為m(v2＋v1)，方向與v2方向相同。答案

D3.[人教版選修3－5P16第5題改編]某機(jī)車以0.8m/s的速度駛向停在鐵軌上的15節(jié)車廂，與它們對(duì)接。機(jī)車與第1節(jié)車廂相碰后，它們連在一起具有一個(gè)共同的速度，緊接著又與第2節(jié)車廂相碰，就這樣，直至碰上最后一節(jié)車廂。設(shè)機(jī)車和車廂的質(zhì)量都相等，則與最后一節(jié)車廂相碰后車廂的速度為(鐵軌的摩擦忽略不計(jì))(

) A.0.053m/s

B.0.05m/s C.0.057m/s D.0.06m/s答案

B動(dòng)量的理解1.對(duì)動(dòng)量的理解 (1)動(dòng)量是矢量，方向與速度方向相同。 (2)動(dòng)量是狀態(tài)量。通常說(shuō)物體的動(dòng)量是指運(yùn)動(dòng)物體某一時(shí)刻的動(dòng)量(狀態(tài)量)，計(jì)算物體此時(shí)的動(dòng)量應(yīng)取這一時(shí)刻的瞬時(shí)速度。 (3)動(dòng)量是相對(duì)量。物體的動(dòng)量與參考系的選取有關(guān)，通常情況下，是指相對(duì)地面的動(dòng)量。2.動(dòng)量、動(dòng)能、動(dòng)量變化量的比較【例1】

(2017·全國(guó)卷Ⅰ，14)將質(zhì)量為1.00kg的模型火箭點(diǎn)火升空，50g燃燒的燃?xì)庖源笮?00m/s的速度從火箭噴口在很短時(shí)間內(nèi)噴出。在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，火箭的動(dòng)量大小為(噴出過(guò)程中重力和空氣阻力可忽略)(

) A.30×102kg·m/s×102

×102kg·m/s

解析

設(shè)火箭的質(zhì)量為m1，燃?xì)獾馁|(zhì)量為m2。由題意可知，燃?xì)獾膭?dòng)量p2＝m2v2＝50×10－3×600kg·m/s＝30kg·m/s。根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得0＝m1v1－m2v2，則火箭的動(dòng)量大小為p1＝m1v1＝m2v2＝30kg·m/s，所以選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤。

答案

A動(dòng)量定理的理解和應(yīng)用1.沖量的計(jì)算方法 (1)計(jì)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(wú)需考慮物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 (2)利用F－t圖象計(jì)算，F(xiàn)－t圍成的面積可以表示沖量，該種方法可以計(jì)算變力的沖量。3.用動(dòng)量定理解釋現(xiàn)象 (1)Δp一定時(shí)，F(xiàn)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)，Δp就越大；力的作用時(shí)間越短，Δp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。4.動(dòng)量定理的兩個(gè)重要應(yīng)用 (1)應(yīng)用I＝Δp求變力的沖量。 (2)應(yīng)用Δp＝FΔt求動(dòng)量的變化量?！纠?】

(多選)如圖2所示，兩個(gè)質(zhì)量相等的物體在同一高度沿傾角不同的兩個(gè)光滑斜面由靜止開(kāi)始自由下滑，不計(jì)空氣阻力，在它們到達(dá)斜面底端的過(guò)程中(

)A.重力的沖量相同B.斜面彈力的沖量不同C.斜面彈力的沖量均為零D.合力的沖量不同圖2答案

BD【例3】一個(gè)質(zhì)量為m＝100g的小球從h＝0.8m的高處自由下落，落到一個(gè)厚軟墊上，若從小球接觸軟墊到小球陷至最低點(diǎn)經(jīng)歷了t2＝0.2s，規(guī)定豎直向下的方向?yàn)檎瑒t在這段時(shí)間內(nèi)，軟墊對(duì)小球的沖量為(取g＝10m/s2)(

) A.0.6N·s B.0.4N·s C.－0.6N·s D.－0.4N·s答案

C理解動(dòng)量定理的要點(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，第二求出每個(gè)力的沖量再對(duì)沖量求矢量和。(3)動(dòng)量定理是矢量式，列方程之前先規(guī)定正方向。動(dòng)量守恒定律的“六種”性質(zhì)動(dòng)量守恒定律的理解和應(yīng)用系統(tǒng)性研究對(duì)象是相互作用的兩個(gè)或多個(gè)物體組成的系統(tǒng)條件性首先判斷系統(tǒng)是否滿足守恒條件相對(duì)性公式中v1、v2、v1′、v2′必須相對(duì)于同一個(gè)慣性系同時(shí)性公式中v1、v2是在相互作用前同一時(shí)刻的速度，v1′、v2′是相互作用后同一時(shí)刻的速度矢量性應(yīng)先選取正方向，凡是與選取的正方向一致的動(dòng)量為正值，相反為負(fù)值普適性不僅適用低速宏觀系統(tǒng)，也適用于高速微觀系統(tǒng)【例4】如圖3所示，甲、乙兩名宇航員正在離空間站一定距離的地方執(zhí)行太空維修任務(wù)。某時(shí)刻甲、乙都以大小為v0＝2m/s的速度相向運(yùn)動(dòng)，甲、乙和空間站在同一直線上且可視為質(zhì)點(diǎn)。甲和他的裝備總質(zhì)量為M1＝90kg，乙和他的裝備總質(zhì)量為M2＝135kg，為了避免直接相撞，乙從自己的裝備中取出一質(zhì)量為m＝45kg的物體A推向甲，甲迅速接住A后即不再松開(kāi)，此后甲、乙兩宇航員在空間站外做相對(duì)距離不變的同向運(yùn)動(dòng)，且安全“飄”向空間站。(設(shè)甲、乙距離空間站足夠遠(yuǎn)，本題中的速度均指相對(duì)空間站的速度)(1)乙要以多大的速度v(相對(duì)于空間站)將物體A推出？(2)設(shè)甲與物體A作用時(shí)間為t＝0.5s，求甲與A的相互作用力F的大小。圖3解析(1)以甲、乙、A三者組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以乙運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?，則有M2v0－M1v0＝(M1＋M2)v1以乙和A組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，由動(dòng)量守恒得M2v0＝(M2－m)v1＋mv代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得v1＝0.4m/s，v＝5.2m/s。(2)以甲為研究對(duì)象，由動(dòng)量定理得Ft＝M1v1－(－M1v0)代入數(shù)據(jù)解得F＝432N。答案

(1)5.2m/s

(2)432N應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題時(shí)應(yīng)該首先判斷動(dòng)量是否守恒，這就需要理解好動(dòng)量守恒的條件，基本思路如下1.碰撞現(xiàn)象滿足的規(guī)律 (1)動(dòng)量守恒定律。 (2)機(jī)械能不增加。 (3)速度要合理。 ①若碰前兩物體同向運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)有v后＞v前，碰后原來(lái)在前面的物體速度一定增大，若碰后兩物體同向運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)有v前′≥v后′。 ②碰前兩物體相向運(yùn)動(dòng)，碰后兩物體的運(yùn)動(dòng)方向不可能都不改變。碰撞模型的規(guī)律及應(yīng)用【例5】如圖4所示，在光滑水平面上A、B兩小球沿同一方向運(yùn)動(dòng)，A球的動(dòng)量pA＝4kg·m/s，B球的質(zhì)量mB＝1kg，速度vB＝6m/s，已知兩球相碰后，A球的動(dòng)量減為原來(lái)的一半，方向與原方向一致。求：圖4(1)碰撞后B球的速度；(2)A球的質(zhì)量范圍。應(yīng)用動(dòng)量定理解決流體問(wèn)題，建立“柱狀模型”對(duì)于“連續(xù)”質(zhì)點(diǎn)系發(fā)生持續(xù)作用，物體動(dòng)量(或其他量)連續(xù)發(fā)生變化這類問(wèn)題的處理思路是：正確選取研究對(duì)象，即選取很短時(shí)間Δt內(nèi)動(dòng)量(或其他量)發(fā)生變化的那部分物體作為研究對(duì)象，建立“柱狀模型”，即在時(shí)間Δt內(nèi)所選取的研究對(duì)象均分布在以S為截面積、長(zhǎng)為vΔt的柱體內(nèi)，這部分質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為Δm＝ρSvΔt，以這部分質(zhì)量為研究對(duì)象，研究它在Δt時(shí)間內(nèi)動(dòng)量(或其他量)的變化情況，再根據(jù)動(dòng)量定理(或其他規(guī)律)求出有關(guān)的物理量。【典例】

[2016·全國(guó)卷Ⅰ，35(2)]某游樂(lè)園入口旁有一噴泉，噴出的水柱將一質(zhì)量為M的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中。為計(jì)算方便起見(jiàn)，假設(shè)水柱從橫截面積為S的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴出；玩具底部為平板(面積略大于S)；水柱沖擊到玩具底板后，在豎直方向水的速度變?yōu)榱?，在水平方向朝四周均勻散開(kāi)。忽略空氣阻力。已知水的密度為ρ，重力加速度大小為g。求 (ⅰ)噴泉單位時(shí)間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量； (ⅱ)玩具在空中懸停時(shí)，其底面相對(duì)于噴口的高度。解析(ⅰ)在剛噴出一段很短的Δt時(shí)間內(nèi)，可認(rèn)為噴出的水柱保持速度v0不變。該時(shí)間內(nèi)，噴出水柱高度Δl＝v0Δt①噴出水柱質(zhì)量Δm＝ρΔV②其中ΔV為水柱體積，滿足ΔV＝ΔlS③由①②③可得：噴泉單位時(shí)間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量為將動(dòng)量定理應(yīng)用于流體時(shí)，應(yīng)在任意時(shí)刻Δt時(shí)從流管中取出一個(gè)在流動(dòng)方向上的截面1和2圍起來(lái)的柱體體積ΔV，在此柱體內(nèi)截取一微小流束Δl，將“無(wú)形”流體變?yōu)椤坝行巍睂?shí)物Δm，則在Δt時(shí)間內(nèi)質(zhì)量為Δm的柱形流體的動(dòng)量變化為Δp，即F·Δt＝Δmv2－Δmv1?！咀兪接?xùn)練】如圖5所示，一個(gè)下面裝有輪子的貯氣瓶停放在光滑的水平地面上，底端與豎直墻壁接觸?，F(xiàn)打開(kāi)右端閥門，氣體向外噴出，設(shè)噴口的面積為S，氣體的密度為ρ，氣體向外噴出的速度為v，則氣體剛噴出時(shí)鋼瓶底端對(duì)豎直墻面的作用力大小是(

)圖5解析Δt時(shí)間內(nèi)貯氣瓶噴出氣體的質(zhì)量Δm＝ρSv·Δt，對(duì)于貯氣瓶、瓶?jī)?nèi)氣體及噴出的氣體所組成的系統(tǒng)，由動(dòng)量定理得F·Δt＝Δmv－0，解得F＝ρv2S，選項(xiàng)D正確。答案

D1.下列解釋中正確的是(

) A.跳高時(shí)，在落地處墊海綿是為了減小沖量 B.在碼頭上裝橡皮輪胎，是為了減小渡船靠岸過(guò)程受到的沖量 C.動(dòng)量相同的兩個(gè)物體受相同的制動(dòng)力作用，質(zhì)量小的先停下來(lái) D.人從越高的地方跳下，落地時(shí)越危險(xiǎn)，是因?yàn)槁涞貢r(shí)人受到的沖量越大解析跳高時(shí)，在落地處墊海綿是為了延長(zhǎng)作用時(shí)間減小沖力，不是減小沖量，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在碼頭上裝橡皮輪胎，是為了延長(zhǎng)作用時(shí)間，從而減小沖力，不是減小沖量，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；動(dòng)量相同的兩個(gè)物體受相同的制動(dòng)力作用，根據(jù)動(dòng)量定理Ft＝mv，則知運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；從越高的地方跳下，落地時(shí)速度越大，動(dòng)量越大，則沖量越大，故選項(xiàng)D正確。答案

D2.(2017·江蘇省揚(yáng)州中學(xué)高三上學(xué)期開(kāi)學(xué)考試)(多選)A、B兩球在光滑水平面上做相向運(yùn)動(dòng)，已知mA>mB，當(dāng)兩球相碰后。其中一球停止，則可以斷定(

) A.碰前A的動(dòng)量等于B的動(dòng)量 B.碰前A的動(dòng)量大于B的動(dòng)量 C.若碰后A的速度為零，則碰前A的動(dòng)量大于B的動(dòng)量 D.若碰后B的速度為零，則碰前A的動(dòng)量小于B的動(dòng)量解析

兩球組成的系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以A的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律得：mAvA－mBvB＝mAvA′＋