高中物理第一章碰撞与动量守恒习题课动量守恒定律的应用同步备.pptx

,第一章,习题课动量守恒定律应用,1/27,学习目标,1.,深入了解动量守恒定律含义及守恒条件,.,2.,深入熟练掌握应用动量守恒定律处理问题方法和步骤,.,2/27,内容索引,题型探究,达标检测,3/27,题型探究,4/27,一、动量守恒条件扩展应用,1.,动量守恒定律成立条件：,(1),系统不受外力或所受外力协力为零；,(2),系统内力远大于外力；,(3),系统在某一方向上不受外力或所受外力协力为,0.,2.,动量守恒定律研究对象是系统,.,研究多个物体组成系统时，必须合理选择系统，再对系统进行受力分析,.,分清系统内力与外力，然后判断所选系统是否符合动量守恒条件,.,5/27,例,1,(,多项选择,),质量为,M,和,m,0,滑块用轻弹簧连接，以恒定速度,v,沿光滑水平面运动，与位于正对面质量为,m,静止滑块发生碰撞，如图,1,所表示，碰撞时间极短，在此过程中，以下情况可能发生是,A.,M,、,m,0,、,m,速度均发生改变，碰后分别为,v,1,、,v,2,、,v,3,，且满足,(,M,m,0,),v,M,v,1,m,0,v,2,m,v,3,B.,m,0,速度不变，,M,和,m,速度变为,v,1,和,v,2,，,且满足,M,v,M,v,1,m,v,2,C.,m,0,速度不变，,M,和,m,速度都变为,v,，且满足,M,v,(,M,m,),v,D.,M,、,m,0,、,m,速度均发生改变，,M,和,m,0,速度都变为,v,1,，,m,速度变为,v,2,，,且满足,(,M,m,0,),v,(,M,m,0,),v,1,m,v,2,解析,答案,图,1,6/27,解析,M,和,m,碰撞时间极短，在极短时间内弹簧形变极小，可忽略不计，因而,m,0,在水平方向上没有受到外力作用，动量不变,(,速度不变,),，能够认为碰撞过程中,m,0,没有参加，只包括,M,和,m,，因为水平面光滑，弹簧形变极小，所以,M,和,m,组成系统水平方向动量守恒，二者碰撞后可能含有共同速度，也可能分开，所以只有,B,、,C,正确,.,7/27,例,2,如图,2,所表示，质量分布均匀、形状对称金属块内有一个半径为,R,圆形槽，金属块放在光滑水平面上且左边挨着竖直墙壁,.,一质量为,m,小球从金属块左上端,R,处静止下落，小球抵达最低点后从金属块右端冲出，抵达最高点时离圆形槽最低点高度为,R,，重力加速度为,g,，不计空气阻力,.,求：,(1),小球第一次抵达最低点时，小球对金属块压力,为多大？,解析,答案,图,2,答案,5,mg,8/27,解析,小球从静止到第一次抵达最低点过程，依据动能定理有,mg,2,R,m,v,0,2,小球刚到最低点时，依据圆周运动和牛顿第二定律有,依据牛顿第三定律可知小球对金属块压力为,F,N,F,N,联立解得,F,N,5,mg,.,9/27,(2),金属块质量为多少？,解析,答案,答案,7,m,解析,设金属块质量为,M,，小球第一次抵达最低点至小球抵达最高点过程，小球和金属块水平方向动量守恒，则,m,v,0,(,m,M,),v,依据能量守恒定律有,联立解得,M,7,m,.,10/27,总结提升,即使系统整体上不满足动量守恒条件，但在某一特定方向上，系统不受外力或所受外力远小于内力，则系统沿这一个方向分动量守恒,.,可沿这一方向由动量守恒定律列方程解答,.,11/27,二、动量守恒定律在多物体、多过程中应用,求解这类问题时应注意：,(1),正确分析作用过程中各物体状态改变情况；,(2),分清作用过程中不一样阶段，并按作用关系将系统内物体分成几个小系统，既要符合守恒条件，又方便解题,.,(3),对不一样阶段、不一样小系统准确选取初、末状态，分别列动量守恒方程,.,12/27,例,3,如图,3,所表示，,A,、,B,两个木块质量分别为,2 kg,与,0.9 kg,，,A,、,B,上表面粗糙，与水平地面间接触光滑，质量为,0.1 kg,铁块以,10 m/s,速度从,A,左端向右滑动，最终铁块与,B,共同速度大小为,0.5 m/,s,，求：,(1),A,最终速度大小；,图,3,解析,答案,答案,0.25 m,/s,解析,选铁块和木块,A,、,B,为一系统，取水平向右为,正方向，,由系统总动量守恒得：,m,v,(,M,B,m,),v,B,M,A,v,A,得：,v,A,0.25 m/s.,13/27,(2),铁块刚滑上,B,时速度大小,.,解析,答案,答案,2.75 m/,s,解析,设铁块刚滑上,B,时速度为,v,，此时,A,、,B,速度均为,v,A,0.25 m/s,，,由系统动量守恒得：,m,v,m,v,(,M,A,M,B,),v,A,得,v,2.75 m,/s.,故铁块刚滑上,B,时速度大小为,2.75 m/,s.,14/27,三、动量守恒定律应用中临界问题分析,分析临界问题关键是寻找临界状态，在动量守恒定律应用中，经常出现相互作用两物体相距最近、防止相碰和物体开始反向等临界状态，其临界条件经常表现为两物体相对速度关系与相对位移关系，这些特定关系判断是求解这类问题关键,.,15/27,例,4,光滑水平面上放着一质量为,M,槽，槽与水平面相切且光滑，如图,4,所表示，一质量为,m,小球以速度,v,0,向槽运动，若开始时槽固定不动，求小球上升高度,(,槽足够高,).,若槽不固定，则小球上升高度？,图,4,解析,答案,16/27,解析,槽固定时，设球上升高度为,h,1,，由机械能守恒得,mgh,1,m,v,0,2,槽不固定时，设球上升最大高度为,h,2,，此时二者速度为,v,.,由动量守恒定律得：,m,v,0,(,m,M,),v,由机械能守恒得：,17/27,达标检测,18/27,1.(,多项选择,),如图,5,所表示，在光滑水平面上有一静止斜面，斜面光滑，现有一个小球从斜面顶端由静止释放，在小球下滑过程中，以下说法正确是,A.,斜面和小球组成系统动量守恒,B.,斜面和小球组成系统仅在水平方向上动量守恒,C.,斜面向右运动,D.,斜面静止不动,解析,答案,1,2,3,4,图,5,19/27,解析,斜面和小球组成系统受到斜面重力、地面支持力以及小球重力，这三个力协力不为零,(,球有竖直向下加速度,),，故斜面和小球组成系统动量不守恒，,A,选项错误；,但在水平方向上斜面和小球组成系统不受外力，故水平方向动量守恒，,B,选项正确；,由水平方向动量守恒知斜面向右运动，,C,选项正确，,D,选项错误,.,1,2,3,4,20/27,2.,如图,6,所表示，质量为,M,盒子放在光滑水平面上，盒子内表面不光滑，盒内放有一个质量为,m,物块,.,从某一时刻起给,m,一个水平向右初速度,v,0,，那么在物块与盒子前后壁屡次往复碰撞后,A.,二者速度均为零,B.,二者速度总不会相等,C.,物块最终速度为,，方向水平向右,D.,物块最终速度为,，方向水平向右,答案,解析,1,2,3,4,图,6,21/27,解析,物块与盒子组成系统所受合外力为零，物块与盒子前后壁屡次往复碰撞后，以速度,v,共同运动，由动量守恒定律得：,m,v,0,(,M,m,),v,，故,v,，方向水平向右，,D,项对,.,1,2,3,4,22/27,3.(,多项选择,),如图,7,所表示，在光滑水平面上放着一个上部为半圆形光滑槽木块，开始时木块是静止，把一个小球放到槽边从静止开始释放，关于两个物体运动情况，以下说法正确是,A.,当小球抵达最低点时，木块有最大速率,B.,当小球速率最大时，木块有最大速率,C.,当小球再次上升到最高点时，木块速率为最大,D.,当小球再次上升到最高点时，木块速率为零,图,7,答案,解析,1,2,3,4,解析,小球和木块组成系统在水平方向上动量守恒，初状态系统动量为零，当小球抵达最低点时，小球有最大速率，所以木块也有最大速率；小球上升到最高点时，小球速率为零，木块速率也为零,.,23/27,4.,如图,8,，光滑冰面上静止放置一表面光滑斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上小孩和其面前冰块均静止于冰面上,.,某时刻小孩将冰块以相对冰面,3 m/s,速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升最大高度为,h,0.3 m(,h,小于斜面体高度,).,已知小孩与滑板总质量为,m,1,30 kg,，冰块质量为,m,2,10 kg,，小孩与滑板一直无相对运动,.,重力加速度大小,g,取,10 m/s,2,.,(1),求斜面体质量,.,答案,解析,1,2,3,4,图,8,答案,20 kg,24/27,解析,要求向右为速度正方向,.,冰块在斜面体上运动到最大高度时二者到达共同速度，设此共同速度为,v,，斜面体质量为,m,3,.,由水平方向动量守恒和机械能守恒定律得：,m,2,v,20,(,m,2,m,3,),v,1,2,3,4,式中,v,20,3 m/s,为冰块推出时速度,.,联立,式并代入题目所给数据得,m,3,20 kg,25/27,(2),经过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？,答案,解析,1,2,3,4,答案,看法析,26/27,1,2,3,4,解析,设小孩推出冰块后速度为,v,1,，由动量守恒定律有,m,1,v,1,m,2,v,20,0,代入数据得,v,1,1 m/s,设冰块与斜面体分离后速度分别为,v,2,和,v,3,，由动量守恒和机械能守恒定律有,m,2,v,20,m,2,v,2,m,3,v,3,联立,式并代入数据得,v,2,1 m/s,因为冰块与斜面体分离后速度与小孩推出冰块后速度相同且冰块处于后方，故冰块不能追上小孩,.,27/27,