高考物理一轮复习-专题十一-碰撞与动量守恒-第2讲-动量守恒定律的综合运用.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,第,2,讲,动量守恒定律的综合运用,考点,1,碰撞现象,相互作用力,微不足道,守恒,1.,碰撞：两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产生,非常大的,_,，而其他的相互作用力相对来说显得,_,的过程，所以在爆炸过程中，系统的总动量,_.,2.,弹性碰撞：如果碰撞过程中机械能,_,，这样的碰,撞叫做弹性碰撞,.,守恒,3.,非弹性碰撞：如果碰撞过程中机械能,_,，这样的,碰撞叫做非弹性碰撞,.,4.,完全非弹性碰撞：碰撞过程中物体的形变完全不能恢复，,以致两物体合为一体一起运动，即两物体在非弹性碰撞后以,_,速度运动，系统有机械能损失,.,不守恒,同一,考点,2,爆炸现象的特点,1.,动量守恒：由于爆炸是在极短的时间内完成的，爆炸物,体间的相互作用力远远大于受到的,_,，所以在爆炸过程,中，系统的总动量,_.,外力,守恒,增加,2.,动能增加：在爆炸过程中，由于有其他形式的能量,(,如化,学能,),转化为动能，所以爆炸前后系统的总动能,_.,3.,位置不变：爆炸和碰撞的时间极短，因而作用过程中，,物体产生的位移很小，一般可忽略不计，可以认为爆炸或碰撞,后仍然从爆炸或碰撞前的位置以新的动量开始运动,.,【,基础自测,】,1.,将静置在地面上，质量为,M,(,含燃料,),的火箭模型点火升,空，在极短时间内以相对地面的速度,v,0,竖直向下喷出质量为,m,的炽热气体,.,忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束,),时火箭模型获得的速度大小是,(,答案：,D,2.(2015,年福建卷,),如图,11-2-1,所示，两,滑块,A,、,B,在光滑水,平面上沿同一直线相向运动，滑块,A,的质量为,m,，速度大小为,2,v,0,，方向向右，滑块,B,的质量为,2,m,，速度大小为,v,0,，方向向,),左，两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是,(,图,11-2-1,B.,A,和,B,都向右运动,D.,A,向左运动，,B,向右运动,A.,A,和,B,都向左运动,C.,A,静止，,B,向右运动,答案：,D,3.,质量为,m,a,1 kg,，,m,b,2 kg,的小球在光滑的水平面上发,生碰撞,，碰撞前后两球的位移,-,时间图象如图,11-2-2,所示，则可,知碰撞属于,(,),图,11-2-2,A.,弹性碰撞,C.,完全非弹性碰,撞,B.,非弹性碰撞,D.,条件不足，不能,判断,答案：,A,4.,在光滑水平面上，动能为,E,0,、动量的大小为,p,0,的小钢球,1,与静止的小钢球,2,发生碰撞，碰撞前后球,1,的运动方向相反,.,将碰撞后球,1,的动能和动量的大小分别记为,E,1,、,p,1,，球,2,的动,(,),B.,p,1,p,0,A.,E,1,E,0,答案：,C,热点,1,碰撞,热点归纳,1.,对碰撞的理解：,(1),发生碰撞的物体间一,般作用力很大，作用时间很短；各,物体作用前后各自动量变化显著；物体在作用时间内位移可忽,略,.,(2),即使碰撞过程中系统所受合外力不等于零，由于内力远,大于外力，作用时间又很短，故外力的作用可忽略，认为系统,的动量是守恒的,.,(3),若碰撞过程中没有其他形式的能转化为机械能，则系统,碰撞后的总机械能不可能大于碰撞前系统的总机械能,.,2.,物体的碰撞是否为弹性碰撞的判断：,弹性碰撞是碰撞过程中无机械能损失的碰撞，遵循的规律,是动量守恒定律和机械能守恒定律，确切地说是碰撞前后系统,动量守恒，动能不变,.,(1),题目中明确告诉物体间的碰撞是弹性碰撞,.,(2),题目中明确告诉是弹性小球、光滑钢球或分子,(,原子等微,观粒子,),碰撞的，都是弹性碰撞,.,3.,碰撞现象满足的规律：,(1),动量守恒定律,.,(2),机械能不增加,.,(3),速度要合理,.,碰前两物体同向运动，若要发生碰撞，则应有,v,后,v,前,，,碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，,则应有,v,前,v,后,.,碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都,不改变,.,考向,1,弹性碰撞,【,典题,1,】,如图,11-2-3,所示，在足够长的,光滑水平面上，,物体,A,、,B,、,C,位于同一直线上，,A,位于,B,、,C,之间,.,A,的质量为,m,，,B,、,C,的质量都为,M,，三者均处于静止状态,.,现使,A,以某一,速度向右运动，求,m,和,M,之间应满足什么条件，才能使,A,只,与,B,、,C,各发生一次碰撞,.,设物体间的碰撞都是弹性的,.,图,11-2-3,解：,A,向右运动与,C,发生第一次碰撞，碰撞,过程中，系统,的动量守恒、机械能守恒,.,设速度方向向右为正，开始时,A,的速,度为,v,0,，第一次碰撞后,C,的速度为,v,C,1,，,A,的速度为,v,A,1,.,由动量,守恒定律和机械能守恒定律得,如果,m,M,，第一次碰撞后，,A,与,C,速度同向，且,A,的速,度小于,C,的速度，不可能与,B,发生碰撞；如果,m,M,，第一次,碰撞后，,A,静止，,C,以,A,碰前的速度向右运动，,A,不可能与,B,发生碰撞；所以只需考虑,m,M,的情况,第一次碰撞后，,A,反向运动与,B,发生碰撞,.,设与,B,发生碰撞,后，,A,的速度为,v,A,2,，,B,的速度为,v,B,1,，同样有,根据题意，要求,A,只与,B,、,C,各发生一次碰撞，应有,v,A,2,v,C,1,联立式得,m,2,4,mM,M,2,0,方法技巧：,碰撞问题解题策略：,(1),抓住碰撞的特点和不同种类,碰撞满足的条件，列出相应,方程求解,.,(2),可熟记一些公式，例如,“一动一静”模型中，两物体发,生弹,性正碰后的速度满足：,(3),熟记弹性正碰的一些结论，例如，当两球质量相等时，,两球碰撞后交换速度；当,m,1,m,2,，且,v,20,0,时，碰后质量大的,速率不变，质量小的速率为,2,v,.,当,m,1,m,2,，且,v,20,0,时，碰后,质量小的球以原速率反弹,.,考向,2,完全非弹性碰撞,【,典题,2,】,如图,11-2-4,所示，在光滑,的水平,面上有两物体,m,1,和,m,2,，其中,m,2,静止，,m,1,以速度,v,0,向,m,2,运动并发生碰撞，,且碰撞后黏合在一起,.,设系统减少的动能全部转化为内能，求系,统增加的内能,.,图,11-2-4,解：,设两物体碰撞后的共同速度大小为,v,，由动量守恒定,律有,m,1,v,0,(,m,1,m,2,),v,碰撞中减少的动能转化为内能，可得,考向,3,碰撞后运动状态可能性的判定,【,典题,3,】,两球,A,、,B,在光滑水平面上沿同一直,线、同一方,向运动，,m,A,1 kg,，,m,B,2 kg,，,v,A,6 m/s,，,v,B,2 m/s.,当,A,追上,),B,并发生碰撞后，两球,A,、,B,速度的可能值是,(,A.,v,A,5 m/s,，,v,B,2.5 m/s,B.,v,A,2 m/s,，,v,B,4 m/s,C.,v,A,4 m/s,，,v,B,7 m/s,D.,v,A,7 m/s,，,v,B,1.5 m/s,解析：,虽然题中四个选项均满足动量守恒定律，但,A,、,D,两项中，碰后,A,的速度,v,A,大于,B,的速度,v,B,，必然要发生第,二次碰撞，不符合实际；,C,项中，两球碰后的总动能,E,k,也不违背能量守恒定律，故,B,项正确,.,答案：,B,热点,2,反冲现象,热点归纳,1.,系统内的不同部分在强大内力的作用下向相反方向运,动，通常用动量守恒来处理,.,2.,反,冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以,系统的总机械能增加,.,3.,反冲运动中平均动量守恒,.,【,典题,4,】,(2017,年新课标,卷,),将质量为,1.00 kg,的模型火,箭点火升空，,50 g,燃烧的燃气以大小为,600 m/s,的速度从火箭,喷口在很短时间内喷出,.,在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小,为,(,喷出过程中重力和空气阻力可忽略,)(,),A.30 kgm/s,C.6.010,2,kgm/s,B.5.710,2,kgm/s,D.6.310,2,kgm/s,解析：,设火箭的质量,(,不含燃气,),为,m,1,，燃气的质量为,m,2,，,根据动量守恒，,m,1,v,1,m,2,v,2,，解得火箭的动量为：,p,m,1,v,1,m,2,v,2,30 kgm/s,，故,A,正确，,B,、,C,、,D,错误,.,答案：,A,热点,3,爆炸,【,典题,5,】,如图,11-2-5,所示,，光滑水平桌面上有长,l,2 m,的挡板,C,，质量,m,C,5 kg,，在其正中央并排放着两个小滑块,A,和,B,，,m,A,1 kg,，,m,B,3 kg,，开始时三个物体都静止,.,在,A,、,B,间,放有少量塑胶炸药，爆炸后,A,以,6 m/s,的速度水平向左运动，,A,、,B,中任意一块与挡板,C,碰撞后，都粘在一起，不计摩擦和碰撞,时间，求：,图,11-2-5,(1),当两滑块,A,、,B,都与挡板,C,碰撞后，,C,的速度是多大？,(2),A,、,C,碰撞过程中损失的机械能,.,解：,(1),A,、,B,、,C,系统动量守恒，有,0,(,m,A,m,B,m,C,),v,C,解得,v,C,0.,(2),炸药爆炸时,A,、,B,系统动量守恒，有,m,A,v,A,m,B,v,B,解得,v,B,2 m/s,，所以,A,与,C,先碰撞,A,与,C,碰撞前后系统动量守恒,m,A,v,A,(,m,A,m,C,),v,，解得,v,1 m/s,动量和能量思想的综合应用,利用动量和能量的观点解题的技巧：,(1),若研究对象为一个系统，应优先考虑应用动量守恒定律,和能量守恒定律,(,机械能守恒定律,).,(2),若研究对象为单一物体，且涉及功和位移问题时，应优,先考虑动能定理,.,(3),因为动量守恒定律、能量守恒定律,(,机械能守恒定律,),、,动能定理都只考查一个物理过程的始末两个状态有关,物理量间,的关系，对过程的细节不予细究，这正是它们的方便之处,.,特别,对于变力做功问题，就更显示出它们的优越性,.,【,典题,6,】,(2017,年西藏自治区拉萨中学高三月考,),如图,11-2-6,所示，质,量分别为,m,1,1 kg,，,m,2,3 kg,的小车,A,和,B,静,止在水平面上，小车,A,的右端水平连接一根轻弹簧，小车,B,以,水平向左的初速度,v,0,向,A,行驶，与轻弹簧相碰之后，小车,A,获,得的最大速度为,v,6 m/s,，如果不计摩擦，也不计相互作用过,程中机械能的损失，求：,(1),小车,B,的初速度,v,0,.,(2),A,和,B,相互作用过程中，弹簧获得的最大弹性势能,.,图,11-2-6,解：,(1),由题意可得，当,A,、,B,相互作用，弹簧恢复到原长,时，,A,的速度达到最大，设此时,B,的速度为,v,2,，所以，由动量,守恒定律可得：,m,2,v,0,m,1,v,m,2,v,2,相互作用前后系统的总动能不变，则有,由以上两式解得：,v,0,4 m/s.,(2),第一次弹簧压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大，设此,时,A,、,B,有相同的速度,v,，根据动量守恒定律有：,m,2,v,0,(,m,1,m,2,),v,此时弹簧的弹性势能最大，等于系统动能的减少量，则,【,触类旁通,】,(2017,年吉林延边州质检,),如图,11-2-7,所示，,质量,m,1 kg,的滑块，以,v,0,5 m/s,的水平初速度滑上静止在光,滑水平面上的平板小车，若小车的质量,M,4 kg,，平板车足够,长，滑块在平板小车上滑移,1 s,后相对小车静止,.,取,g,10 m/s,2,.,求：,(1),滑块与平板小车之间的动摩擦因数,.,(2),滑块相对小车静止时小车在地面上滑行的位移,x,及平板,小车所需的最短长度,l,.,图,11-2-7,解：,(1),设滑块与平板小车相对静止时的速度为,v,1,.,对滑块与,平板小车组成的系统，取向左为正方向，由动量守恒定律可知：,m,v,0,(,m,M,),v,1,对滑块，由动量定理可知：,mgt,m,v,1,m,v,0,由以上两式解得：,v,1,1 m/s,，,0.4.,(2),对平板小车，由动能定理得：,代入数据解得：,x,0.5 m,对滑块和平板小车组成的系,统，由能量守恒定律得：,代入数据解得：,l,2.5 m,