第二课时-动量守恒定律及其应用市公开课一等奖省赛课微课金奖PPT课件.pptx

第,*,页,第,*,页,单击此处编辑母版标题样式,Wwwwwwwwwwwwwwwwww,wwwwwwwwww,第二级,第三级,第四级,第五级,第二课时 动量守恒定律及其应用,1/43,第一关:基础关 展望高考,2/43,基础知识,一动量守恒定律,知识讲解,(1)内容:一个系统不受外力或者所受外力之和为零,这个系统总动量保持不变.,3/43,(2)数学表示式,p=p.,即系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p.,若相互作用物体有两个,则通常写为:,m,1,v,1,+m,2,v,2,=m,1,v,1,+m,2,v,2,.,4/43,p=p-p=0.,即系统总动量增量为零.,p,1,=-p,2,.,即将相互作用系统内物体分为两部分,其中一部分动量增量与另一部分动量增量大小相等,方向相反.,5/43,(3)动量守恒定律成立条件,内力不改变系统总动量,外力才能改变系统总动量,在以下三种情况下,能够使用动量守恒定律:,系统不受外力或所受外力矢量和为零.,系统所受外力远小于内力,如碰撞或爆炸瞬间,外力能够忽略不计.,系统某一方向不受外力或所受外力矢量和为零,或外力远小于内力,则该方向动量守恒(分动量守恒).,6/43,活学活用,1.如图所表示,AB两物体质量m,A,m,B,中间用一段细绳相连并在一被压缩弹簧,放在平板小车C上后,A、B、C均处于静止状态.若地面光滑,则在细绳被剪断后,A、B从C上未滑离之前,A、B在C上向相反方向滑动过程中(),7/43,A.若A、B与C之间摩擦力大小相同,则A、B组成系统动量守恒,A、B、C组成系统动量也守恒,B.若A、B与C之间摩擦力大小不相同,则A、B组成系统动量不守恒,A、B、C组成系统动量也不守恒,C.若A、B和C之间摩擦力大小不相同,则A、B组成系统动量不守恒,但A、B、C组成系统动量守恒,D.以上说法均不对,8/43,解析:当A、B两物体组成一个系统时,弹簧弹力为内力,而A、B和C之间摩擦力是外力,当A、B与C之间摩擦力等大反向时,A、B所组成系统所受合外力为零,动量守恒;当A、B与C之间摩擦力大小不相等时,A、B组成系统所受合外力不为零,动量不守恒.而对于A、B、C组成系统,因为弹簧弹力、A和B与C之间摩擦力均是内力,不论A、B与C之间摩擦力大小是否相等,A、B、C组成系统所受合外力均为零,动量守恒,所以A、C选项正确,B、D选项错误.,答案:AC,9/43,点评:(1)动量守恒条件是系统不受外力或所受合外力为零,所以在判断系统动量是否守恒时一定要分清内力和外力;(2)在同一物理过程中,系统动量是否守恒,与系统选取亲密相关,所以,在利用动量守恒定律解题时,一定要明确在哪一过程中哪些物体组成系统动量是守恒.,10/43,二碰撞与爆炸问题,知识讲解,1.碰撞现象,(1)动量守恒,(2)机械能不增加,(3)速度要合理,若碰前两物体同向运动,则应有v,后,v,前,碰后原来在前物体速度一定增大,若碰后两物体同向运动,则应有,v,前,后,.,碰前两物体相向运动,碰后两物体运动方向不可能都不改变.,11/43,2.爆炸现象,(1)动量守恒:因为爆炸是在极短时间完成,爆炸物体间相互作用力远远大于受到外力,所以在爆炸过程中,系统总动量守恒.,(2)动能增加:在爆炸过程中,因为有其它形式能量(如化学能)转化为动能,所以爆炸前后系统总动能增加.,(3)位置不变:爆炸和碰撞时间极短,因而作用过程中,物体产生位移很小,普通可忽略不计,能够认为爆炸或碰撞后依然从爆炸或碰撞前位置以新动量开始运动.,12/43,活学活用,2.如图所表示,光滑水平面上有大小相同AB两球在同一直线上运动.两球质量关系为m,B,=2m,A,要求向右为正方向,AB两球初动量均为6 kgm/s.运动中两球发生碰撞,碰撞后A球动量增量为-4 kgm/s,则(),13/43,A.左方是A球,碰撞后AB两球速度大小之比为2：5,B.左方是A球,碰撞后AB两球速度大小之比为1：10,C.右方是A球,碰撞后AB两球速度大小之比为2：5,D.右方是A球,碰撞后AB两球速度大小之比为1：10,14/43,解析:碰撞前AB组成系统动量:,p,1,+p,2,=(6+6)kgm/s=12 kgm/s,碰撞后A球动量:,p,1,=p,1,+p,1,=6+(-4)kgm/s=2 kgm/s,由动量守恒定律:p,1,+p,2,=p,1,+p,2,得p,2,=10 kgm/s,即m,1,v,1,=2 kgm/s m,2,v,2,=10 kgm/s,所以v,1,：v,2,=2：5,又p,1,为负值,由动量定理可知A球碰撞时受力向左,故左方向是A球.,答案:A,15/43,第二关:技法关 解读高考,16/43,解题技法,一对动量守恒定律了解,技法讲解,(1)矢量性:动量守恒方程是一个矢量方程,对于作用前后物体运动方向都在同一直线上问题,应选取统一正方向,凡是与选取正方向相同动量为正,相反为负.若方向未知,可设为与正方向相同列动量守恒方程,经过解得结果正负,判定未知量方向.,17/43,(2)同时性:动量是一个瞬时量,动量守恒指是系统任一瞬时动量恒定,列方程m,1,v,1,+m,2,v,2,=m,1,v,1,+m,2,v,2,时,等号左侧是作用前同一时刻各物体动量矢量和,等号右侧是作用后同一时刻各物体动量矢量和,不一样时刻动量不能相加.,18/43,(3)参考系同一性:因为动量大小与参考系选取相关,所以应用动量守恒定律时,应注意各物体速度必须是相对同一参考系速度.普通以地面为参考系.,(4),普适性,:,它不但适合用于两个物体所组成系统,也适合用于多个物体组成系统,;,不但适合用于宏观物体组成系统,也适合用于微观粒子组成系统,.,19/43,典例剖析,【例1】如图所表示质量为M小船以速度v,0,匀速行驶.船上有质量都为m小孩a和b,他们分别站立在船头和船尾,现小孩a以相对于静止水面速度v向前跃入水中,然后小孩b沿水平方向以同一速度(相对于静水)向后跃入水中,求小孩b跃入水中后小船速度.,20/43,解析 因为船在水中匀速行驶,所以人船组成系统动量守恒,设小孩b跃入水中后小船速度为v,1,要求小船原来速度v,0,方向为正方向,依据动量守恒定律有:(M+2m)v,0,=Mv,1,+mv+(-mv)解得:为正值,表明小船速度方向与原来方向相同.,答案 方向与原方向相同,21/43,二动量守恒两种模型,技法讲解,在利用动量守恒定律处理问题时,经常碰到以下两种模型:,1.人船模型:人船模型适用条件是两个物体组成系统在运动过程中动量守恒,而且总动量为零.两物体在其内力相互作用下,各物体动量即使都在改变,但总动量仍为零,即0=Mv,1,-mv,2,.,22/43,系统在运动过程中动量守恒,则系统在运动过程中平均动量也守恒,即 深入而可得:MS,1,=ms,2,或此式表明:在两个物体相互作用过程中,假如物体组成系统动量守恒,那么在运动过程中物体位移之比就等于质量反比.,23/43,2.子弹木块模型,这类问题特点是:木块最初静止于光滑水平面上,子弹射入木块后留在木块内和木块合为一体.此过程动量守恒,但机械能不守恒.,24/43,典例剖析,【例2】有一艘质量为M=120 kg船停在静水中,船长L=3 m.船上一个质量为m=60 kg人从船头走到船尾.不计水阻力,则船在水中移动距离为多少?,解析 这道题就是一个“人船模型”题.以人和船组成系统为研究对象,人在船上走过程中,系统受到外力是重力水浮力,其协力为零,系统动量守恒.由动量守恒定律,能够得出各时刻人和船速度关系,由速度关系再得出位移关系.,25/43,以人船静止时为初状态,人在走过程中某时刻为末状态,设此时人速度为v,1,船速度为v,2,以人速度为正方向,由动量守恒定律知mv,1,-Mv,2,=0,那么有ms,1,-Ms,2,=0,人船运动过程如图所表示,则s,1,+s,2,=L,26/43,答案 1 m,27/43,【例3】在高为h=10 m高台上,放一质量为M=9.9 kg木块,它与平台边缘距离L=1 m.今有一质量为m=0.1 kg子弹以v,0,水平向右速度射入木块(作用时间极短),并留在木块中,如图所表示.木块向右滑行并冲出平台,最终落在离平台边缘水平距离为 处,已知木块与平台动摩擦因数 g取10 m/s,2,求:,(1)木块离开平台时速度大小;,(2)子弹射入木块速度大小.,28/43,29/43,答案 (1)4 m/s (2)500 m/s,30/43,第三关:训练关 笑对高考,31/43,随堂训练,1.如图所表示,设车厢长为L,质量为M,静止在光滑水平面上,车厢内有一质量为m物体以初速度v,0,向右运动,与车厢往返碰撞n次后,静止在车厢中,这时车厢速度是(),32/43,A.v,0,水平向右B.0,C.mv,0,/(M+m),水平向右 D.mv,0,/(M-m),水平向左,解析:物体和车厢组成系统所受合外力为零(水平面光滑,故无水平方向摩擦力,竖直方向上物体和车厢均静止,故系统受支持力与总重力互为平衡力),所以物体和小车碰撞n次过程中系统动量守恒.系统初状态动量p=mv,0,末状态动量p=(M+m)v,依据动量守恒定律p=p有mv,0,=(M+m)v,所以车厢速度v=mv,0,/(M+m).,答案:C,33/43,2.如图所表示,AB两物体质量分别为m,A,、m,B,且m,A,m,B,置于光滑水平面上,相距较远.将两个大小均为F力,同时分别作用在A、B上经相同距离后,撤去两个力,两物体发生碰撞并粘在一起后将(),34/43,A.停顿运动 B.向左运动,C.向右运动 D.运动方向不能确定,解析:因为F作用相同距离,故A、B取得动能相等,即E,kA,=E,kB,又由p,2,=2mE,k,得p,A,p,B,撤去F后AB系统动量守恒知p,总,=p,A,-p,B,方向向右,故选C.,答案:C,35/43,3.如图,在光滑水平面上,有一静止小车,甲乙两人站在小车左右两端,当他俩同时相向而行时,发觉小车向右运动,以下说法中不正确是(),A.乙速度必定大于甲速度,B.乙对小车冲量必定大于甲对 小车冲量,C.乙动量必定大于甲动量,D.甲乙动量之和必定不为零,36/43,解析:据甲乙小车组成系统动量守恒,小车向右运动,表明甲乙总动量向左,乙冲量大于甲动量.小车受甲乙总冲量向右,乙对小车冲量大于甲对小车冲量,则BCD正确,A错,选A.,答案:A,37/43,4.如图所表示,位于光滑水平桌面上小滑块P和Q都可视作质点,质量相等,Q与轻质弹簧相连.设Q静止,P以某一初速度向Q运动并与弹簧发生碰撞.在整个碰撞过程中,弹簧含有最大弹性势能等于(),38/43,答案:B,39/43,点评:本题考查动量守恒和机械能守恒条件和应用,要求能对较为复杂物理过程进行分析,分析整个过程能量转化情况及出现极值临界条件是二者速度相同.,40/43,5.两磁铁各放在一辆小车上,小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动.已知甲车和磁铁总质量为0.5 kg,乙车和磁铁总质量为1.0 kg.两磁铁S极相对,推进一下,使两车相向运动,某时刻甲速率为2 m/s,乙速率为3 m/s.方向与甲相反,两车运动过程中一直未相碰,求:,(1)两车最近时,乙速度为多大?,(2)甲车开始反向运动,乙速度为多大?,41/43,解析:(1)两车相距最近时,两车速度相同,设该速度为v,取乙车速度方向为正方向,由动量守恒定律得m,乙,v,乙,-m,甲,v,甲,=(m,甲,+m,乙,)v所以两车最近时,乙车速度为,42/43,(2)甲车开始反向时,其速度为0,设此时乙车速度为v,乙,由动量守恒定律得m,乙,v,乙,-m,甲,v,甲,=m,乙,v,乙,得,v,乙,=,答案:(1)1.33 m/s (2)2 m/s,43/43,