高考物理总复习第十三章动量近代物理初步选修第38讲动量守恒定律及其应用市赛课公开课一等奖省名师优质课.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,动量近代物理初步,(,选修,3,5),第 十 三 章,第,38,讲动量守恒定律及其应用,1/53,考纲要求,考情分析,命题趋势,1.,动量、动量定理、动量定恒定律及其应用,(,),2,弹性碰撞和非弹性碰撞,(,),全国卷，35(2)全国卷，35(2),全国卷，35(2)广东卷，16,重庆卷，3全国卷，35(2),全国卷，35(2)全国卷，35(2),高考对本部分知识考查主要以选择题、计算题形式出现高考试题往往结合碰撞等实际过程综合考查动量、动量守恒等基本概念、规律了解，利用动量和机械能知识分析较复杂运动过程等学习中要深刻了解动量守恒定律，注意动量矢量性、瞬时性、同一性和同时性，同时注意培养建模能力和用数学知识处理物理问题能力.,2/53,栏目导航,板 块 一,板 块 二,板 块 三,板 块 四,3/53,1,动量、动量改变、冲量,(1),动量,定义：物体,_,与,_,乘积,表示式：,p,_.,方向：动量方向与,_,方向相同,考点动量定理动量守恒定律,质量,速度,m,v,速度,4/53,(2),动量改变,因为动量是矢量，动量改变量,p,也是,_,，其方向与速度改变量,v,方向,_,动量改变量,p,大小，普通用末动量,p,减去初动量,p,进行计算，也称为动量增量即,_.,(3),冲量,定义：与,_,乘积叫作力冲量,公式：,_,单位：,_,方向：冲量是,_,，其方向,_,矢量,相同,p,p,p,力,力作用时间,I,Ft,N,s,矢量,与力方向相同,5/53,2,动量定理,(1),内容：物体在一个运动过程始末,_,等于它在这个过程中所受,_,冲量,(2),公式：,_,或,_.,(3),动量定理了解,动量定理反应了力冲量与动量改变量之间因果关系，即外力冲量是原因，物体动量改变量是结果,动量定理中冲量是协力冲量，而不是某一个力冲量，它能够是协力冲量，能够是各力冲量矢量和，也能够是外力在不一样阶段冲量矢量和,动量定理表示式是矢量式，等号包含了大小相等、方向相同两方面含义,动量改变量,协力,m,v,m,v,F,(,t,t,),p,p,I,6/53,3,动量守恒定律,(1),定律内容：一个系统,_,或者,_,时，这个系统总动量保持不变,(2),公式表示：,m,1,v,1,m,2,v,2,_.,(3),适用条件和适用范围,系统不受外力或者所受外力矢量和为,_,；系统受外力，但外力远小于内力，能够忽略不计；如爆炸、碰撞等过程，能够近似认为系统动量守恒系统在某一个方向上所受合外力为零，则该方向上,_,全过程某一阶段系统受合外力为零，则该阶段系统动量守恒,不受外力,所受外力协力为零,m,1,v,1,m,2,v,2,零,动量守恒,7/53,4,动量守恒定律应用,(1),碰撞,碰撞现象,两个或两个以上物体在相遇,_,时间内产生,_,相互作用过程,碰撞特征,a,作用时间,_,b,作用力改变,_,c,内力,_,外力,d,满足,_,极短,非常大,短,快,远大于,动量守恒,8/53,碰撞分类及特点,a,弹性碰撞：动量,_,守恒,，机械能,_,守恒,b,非弹性碰撞：动量,_,守恒,，机械能,_,不守恒,c,完全非弹性碰撞：动量,_,守恒,，机械能损失,_,最多,(2),爆炸现象,爆炸过程中内力远大于外力，爆炸各部分组成系统总动量,_,守恒,(3),反冲运动,物体在内力作用下分裂为两个不一样部分而且这两部分向,_,相反,方向运动现象,反冲运动中，相互作用力普通较大，通常能够用,_,动量,定律来处理,9/53,1,判断正误,(1),动量越大物体，其质量越大,(,),(2),两物体动能相等，动量一定相等,(,),(3),物体所受协力不变，则动量也不改变,(,),(4),物体沿水平面运动，重力不做功，其冲量为零,(,),(5),物体所受协力冲量方向与物体动量改变方向相同,(,),10/53,(6),系统动量守恒时，机械能也一定守恒,(,),(7),若在光滑水平面上两球相向运动，碰后均变为静止，则两球碰前动量大小一定相同,(,),(8),动量定理中冲量是协力冲量，而,I,Ft,中力能够是协力也能够是某个力,(,),11/53,2,(,冲量、动量定理,),篮球运动员通常伸出双手迎接传来篮球接球时，两手随球快速收缩至胸前这么做能够,(),A,减小球对手冲量,B,减小球对手冲击力,C,减小球动量改变量,D,减小球动能改变量,3,(,多项选择,)(,动量守恒定律成立条件,),木块,a,和,b,用一根轻弹簧连起来，放在光滑水平面上，,a,紧靠在墙壁上在,b,上施加向左水平力使弹簧压缩，如图所表示当撤去外力后，以下说法中正确是,(,),A,a,未离开墙壁前，,a,和,b,系统动量守恒,B,a,未离开墙壁前，,a,和,b,系统动量不守恒,C,a,离开墙后，,a,和,b,系统动量守恒,D,a,离开墙后，,a,和,b,系统动量不守恒,B,BC,12/53,应用动量定了解题方法,在应用动量定了解题时，一定要对物体认真进行受力分析，不可有力遗漏；建立方程时要事先选定正方向，确定力与速度符号对于变力冲量，往往经过动量定理来计算，只有当相互作用时间,t,极短时，且相互作用力远大于重力时，才可舍去重力,13/53,1,动量定理,(1),内容：物体在一个过程始末动量改变量等于它在这个过程中所受力冲量,(2),表示式：,Ft,m,v,m,v,或,I,p,p,，,I,p,.,(3),了解：,表示式是一矢量式，它包含了大小和方向两重含义其中,F,指物体所受协力,因果关系：合外力冲量是引发物体动量改变原因,一动量定理及其应用,14/53,2,应用动量定了解题步骤,(1),确定研究对象：能够是单个物体，也能够是几个物体组成系统,(2),进行受力分析：分析研究对象以外物体施加给研究对象力,(3),分析运动过程，选取正方向，确定初、末状态动量以及整个过程协力冲量,(4),列方程：依据动量定理列方程求解,15/53,3,应用动量定理注意事项,(1),动量定理表明冲量既是物体动量发生改变原因，又是物体动量改变量度这里所说冲量是物体所受协力冲量,(,或者说是物体所受各外力冲量矢量和,),(2),动量定理研究对象是一个质点,(,或可视为一个物体系统,),(3),动量定理是过程定理，解题时必须明确过程及初末状态动量,(4),动量定理表示式是矢量式，在一维情况下，各个矢量必须选一个统一正方向,16/53动量定理两个主要应用,1,应用,I,p,求变力冲量,假如物体受到大小或方向改变力作用，则不能直接用,I,Ft,求变力冲量，能够求出该力作用下物体动量改变,p,，等效代换变力冲量,I,.,2,应用,p,F,t,求动量改变,比如，在曲线运动中，速度方向时刻在改变，求动量改变,(,p,p,2,p,1,),需要应用矢量运算方法，计算比较复杂，假如作用力是恒力，能够求恒力冲量，等效代换动量改变,17/53,例,1,(,吉林长春质检,),有一个质量为,0.5 kg,篮球从,h,0.8 m,高度落到水平地板上，每弹跳一次上升高度总等于前一次,0.64,倍，且每次球与地面接触时间相等，空气阻力不计，与地面碰撞时，篮球重力可忽略,(,重力加速度,g,取,10 m/s,2,),(1),第一次球与地板碰撞，地板对球冲量为多少？,(2),相邻两次球与地板碰撞平均冲力大小之比是多少？,18/53,(2),第二次碰前瞬时速度和第二次碰后瞬时速度关系为,v,2,0.8,v,1,0.8,2,v,0,设两次碰撞中地板对球平均冲力分别为,F,1,、,F,2,，选向上为正方向，由动量定理有,F,1,t,m,v,1,(,m,v,0,),1.8,m,v,F,2,t,m,v,2,(,m,v,1,),1.8,m,v,1,1.44,m,v,F,1,F,2,5,4,答案：,(1)3.6 Ns,(2)5,4,19/53,1,动量守恒定律,“,五性,”,二动量守恒定律应用,条件性,首先判断系统是否满足守恒条件(协力为零),相对性,公式中,v,1,、,v,2,、,v,1,、,v,2,必须相对于同一个惯性系,同时性,公式中v1、v2是在相互作用前同一时刻速度，v1、v2是相互作用后同一时刻速度,矢量性,应先选取正方向，凡是与选取正方向一致动量为正值，相反为负值,普适性,不但适适用于低速宏观系统，也适适用于高速微观系统,20/53,2,应用动量守恒定律时注意事项,(1),动量守恒定律研究对象都是相互作用物体组成系统系统动量是否守恒，与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系,(2),分析系统内物体受力时，要搞清哪些力是系统内力，哪些力是系统外物体对系统作用力,21/53,动量守恒定律解题基本步骤,1,明确研究对象，确定系统组成,(,系统包含哪几个物体及研究过程,),；,2,进行受力分析，判断系统动量是否守恒,(,或某一方向上动量是否守恒,),；,3,要求正方向，确定初、末状态动量；,4,由动量守恒定律列出方程；,5,代入数据，求出结果，必要时讨论说明,22/53,例,2,(,湖北黄石模拟,),如图所表示，质量为,m,245 g,物块,(,可视为质点,),放在质量为,M,0.5 kg,木板左端，足够长木板静止在光滑水平面上，物块与木板间动摩擦因数为,0.4.,质量为,m,0,5 g,子弹以速度,v,0,300 m,/s,沿水平方向射入物块并留在其中,(,时间极短,),，,g,取,10 m/,s,2,，子弹射入后，求：,(1),物块相对木板滑行时间；,(2),物块相对木板滑行位移,23/53,24/53,答案：,(1)1 s,(2)3 m,25/53,1,对碰撞了解,(1),发生碰撞物体间普通作用力很大，作用时间很短,(,弹簧类碰撞除外,),；各物体作用前后各自动量改变显著；物体在作用时间内位移普通可忽略,(,弹簧类碰撞除外,),(2),即使碰撞过程中系统所受协力不等于零，因为内力远大于外力，作用时间又很短，故外力作用可忽略，认为系统动量是守恒,(3),若碰撞过程中没有其它形式能转化为机械能，则系统碰撞后总机械能不可能大于碰撞前系统总机械能,三碰撞问题,26/53,2,物体碰撞是否为弹性碰撞判断,弹性碰撞是碰撞过程中无机械能损失碰撞，遵照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，都是弹性碰撞,27/53,28/53,29/53,思维导引,A,、,B,两小球动量大小分别为,5 kgm,/s,和,7 kgm/,s,有几个情况？,C,30/53,31/53,32/53,33/53,1,爆炸特点,(1),动量守恒：因为爆炸是在板短时间内完成，发生爆炸时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：爆炸时间极短，因而在作用过程中，物体产生位移很小，普通可忽略不计，能够认为爆炸后依然从爆炸前位置以新动量开始运动,四爆炸和反冲“人船模型”,34/53,35/53,利用人船模型解题需注意两点,(1),条件,系统总动量守恒或某一方向上动量守恒,组成系统两物体原来静止，因相互作用而反向运动,x,1,、,x,2,均为沿动量方向相对于同一参考系位移,(2),解题关键是画出初、末位置，确定各物体位移关系,36/53,例,4,(,重庆卷,),一弹丸在飞行到距离地面,5 m,高时仅有水平速度,v,2 m,/s,，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙质量比为,31.,不计质量损失，重力加速度,g,取,10 m/,s,2,，则以下图中两块弹片飞行轨迹可能正确是,(),B,37/53,38/53,1,如图所表示，,A,、,B,两物体质量之比,m,A,m,B,3,2,，原来静止在平板小车,C,上,A,、,B,间有一根被压缩弹簧，地面光滑，当弹簧突然释放后，则以下说法中不正确是,(),A,若,A,、,B,与平板车上表面间动摩擦因数相同，,A,、,B,组成系统动量守恒,B,若,A,、,B,与平板车上表面间动摩擦因数相同，,A,、,B,、,C,组成系统动量守恒,C,若,A,、,B,所受摩擦力大小相等，,A,、,B,组成系统动量守恒,D,若,A,、,B,所受摩擦力大小相等，,A,、,B,、,C,组成系统动量守恒,A,39/53,解析：,假如,A,、,B,与平板车上表面间动摩擦因数相同，弹簧释放后,A,、,B,分别相对小车向左、向右滑动，它们所受滑动摩擦力,F,f,A,向右，,F,f,B,向左，因为,m,A,m,B,3,2,，所以,F,f,A,F,f,B,3,2,，则,A,、,B,组成系统所受外力之和不为零，故其动量不守恒，,A,错对,A,、,B,、,C,组成系统，,A,、,B,与,C,间摩擦力为内力，该系统所受外力为竖直方向重力和支持力，它们协力为零，故该系统动量守恒，,B,、,D,均正确若,A,、,B,所受摩擦力大小相等，则,A,、,B,组成系统所受外力之和为零，故其动量守恒，,C,正确,40/53,2,(,湖北黄冈模拟,),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,速度可能值是,(),A,v,A,5 m,/s,，,v,B,2.5 m/,sB,v,A,2 m,/s,，,v,B,4 m/,s,C,v,A,4 m,/s,，v,B,7 m/,sD,v,A,7 m,/s,，,v,B,1.5 m/,s,B,41/53,3,如图所表示，一高空作业工人重为,600 N,，系一条长为,L,5 m,安全带，若工人不慎跌落时安全带缓冲时间,t,1 s,，则安全带受冲力是多少？,(,g,取,10 m/s,2,),42/53,答案：,1 200 N,方向竖直向下,43/53,4,(,湖南长沙联考,),如图，光滑水平直轨道上有三个质量均为,m,物块,A,、,B,、,C,，,B,左侧固定一轻弹簧,(,弹簧左侧挡板质量不计,),设,A,以速度,v,0,朝,B,运动，压缩弹簧；当,A,、,B,速度相等时，,B,与,C,恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动假设,B,和,C,碰撞过程时间极短，求从,A,开始压缩弹簧直至与弹簧分离过程中,(1),整个系统损失机械能；,(2),弹簧被压缩到最短时弹性势能,44/53,45/53,例,1,(,安徽安庆检测,5,分,),如图所表示，一个木箱原来静止在光滑水平面上，木箱内粗糙底板上放着一个小木块，木箱和小木块都含有一定质量现使木箱取得一个向右初速度,v,0,，则,(,),A,小木块和木箱最终都将静止,B,小木块最终将相对木箱静止，二者一起向右运动,C,小木块在木箱内壁将一直往返往复碰撞，而木箱一直向右运动,D,假如小木块与木箱左壁碰撞后相对木箱静止，则二者将一起向左运动,46/53,答题送检来自阅卷名师汇报,错误,致错原因,扣分,A,误认为系统初速度为零，依据动量守恒得末速度为零,5,C,没有进行过程分析,D,不能了解动量守恒定律意义,解析,由动量守恒定律知小木块最终与木箱相对静止，以相同速度一起向右做匀速直线运动，故正确选项为,B,答案,B,47/53,1,(,广东广州模拟,),如图所表示，质量为,3 kg,木箱静止在光滑水平面上，木箱内粗糙底板正中央放着一个质量为,1 kg,小木块，小木块可视为质点现使木箱和小木块同时取得大小为,2 m/s,方向相反水平速度，小木块与木箱每次碰撞过程中机械能损失,0.4 J,，小木块最终停在木箱正中央已知小木块与木箱底板间动摩擦因数为,0.3,，木箱内底板长为,0.2 m,求：,(1),木箱最终速度大小；,(2),小木块与木箱碰撞次数,48/53,答案：,(1)1 m/s,(2)6,49/53,2,(,安徽合肥模拟,),如图所表示，质量,M,4 kg,滑板,B,静止放在光滑水平面上，其右端固定一根轻质弹簧，弹簧自由端,C,到滑板左端距离,L,0.5 m,，这段滑板与木块,A,(,可视为质点,),之间动摩擦因数,0.2,，而弹簧自由端,C,到弹簧固定端,D,所对应滑板上表面光滑小木块,A,以速度,v,0,10 m,/s,由滑板,B,左端开始沿滑板表面向右运动已知木块,A,质量,m,1 kg,，,g,取,10 m/,s,2,.,求：,(1),弹簧被压缩到最短时木块,A,速度；,(2),木块,A,压缩弹簧过程中弹簧最大弹性势能,50/53,答案：,(1)2 m/s,(2)39 J,51/53,52/53,课时达标,53/53,