高中物理第一章碰撞与动量守恒1.3动量守恒定律在碰撞中的应用省公开课一等奖新名师优质课获奖PPT课件.pptx

第三节,动量守恒定律在碰撞中应用,1/29,目标导航,预习导引,2/29,目标导航,预习导引,二,一,一、应用动量守恒定律解题普通步骤,1,.,确定研究对象组成系统,分析所研究物理过程中,系统受,外力情况,是否满足动量守恒定律应用条件,.,2,.,设定正方向,分别写出系统,初、末状态,总动量,.,3,.,依据,动量守恒定律,列方程,.,4,.,解方程,统一单位后代入数值进行计算,算出结果,.,3/29,目标导航,预习导引,二,一,如图所表示,木箱、弹簧和人看做一个系统,在重力、支持力、摩擦力和弹簧弹力中,哪些是内力,哪些是外力呢,?,答案,：重力、支持力和摩擦力施力物体分别是地球和地面,是外力弹簧弹力是系统内物体间作用力,是内力,.,4/29,目标导航,二,一,预习导引,二、动量守恒定律普遍适用性,在碰撞类问题中,相互作用力往往是变力,过程相当复杂,极难用牛顿运动定律来求解,而应用动量守恒定律只需要考虑过程,初、末状态,无须包括过程细节,且在实际应用中,往往需要知道也仅仅是碰撞后物体运动,速度,所以,动量守恒定律,在处理各类碰撞问题中有着极其广泛应用,.,5/29,目标导航,二,一,预习导引,6/29,知识精要,迁移应用,典题例解,二,一,一、对碰撞问题认识与了解,处理碰撞问题应把握好三个基本标准,.,在碰撞过程中,系统总动能不可能增加,假如是弹性碰撞,碰撞前后总动能不变,假如是非弹性碰撞,则有部分动能转化为内能,系统总动能降低,.,其中碰撞后结合为一体情形,损失动能最多,所以,在处理碰撞问题时,通常要抓住三项基本标准,:,(1),碰撞过程中动量守恒标准,;,(2),碰撞后总动能不增加标准,;,(3),碰撞后状态合理性标准,(,碰撞过程发生必须符合客观实际,),.,比如追及碰撞,碰撞后在前面运动物体速度一定增加,若碰后两物体同向运动,后面物体速度一定小于前面物体速度,.,思索探究,7/29,碰撞特点是什么,?,答案：,1,.,发生碰撞物体间普通作用力很大,作用时间很短,各物体作用前后动量改变显著,.,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,所以外力作用可忽略,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,则碰后系统总机械能不可能大于碰前系统机械能,.,4,.,对于弹性碰撞,碰撞前后无动能损失,;,对非弹性碰撞,碰撞前后有动能损失,;,对于完全非弹性碰撞,碰撞前后动能损失最大,.,5,.,位移特点,:,碰撞、爆炸过程是在一瞬间发生,时间极短,所以,在物体发生碰撞、爆炸瞬间,可忽略物体位移,认为物体在碰撞、爆炸前后仍在同一位置,.,知识精要,迁移应用,典题例解,二,一,思索探究,8/29,知识精要,迁移应用,典题例解,二,一,思索探究,(,全国理综,),如图,在足够长光滑水平面上,物体,A,B,、,C,位于同一直线上,A,位于,B,、,C,之间,A,质量为,m,B,、,C,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,.,设物体间碰撞都是弹性,.,9/29,知识精要,迁移应用,典题例解,二,一,思索探究,10/29,知识精要,迁移应用,典题例解,二,一,思索探究,11/29,知识精要,迁移应用,典题例解,二,一,思索探究,12/29,知识精要,迁移应用,典题例解,二,一,思索探究,(,全国理综,),两滑块,a,、,b,沿水平面上同一条直线运动,并发生碰撞,;,碰撞后二者粘在一起运动,;,经过一段时间后,从光滑路段进入粗糙路段,.,二者位置,x,随时间,t,改变图象如图所表示,.,求,:,(1),滑块,a,、,b,质量之比,;,(2),整个运动过程中,两滑块克服摩擦力做功与因碰撞而损失机械能之比,.,答案,：,(1)1,8,(2)1,2,13/29,知识精要,迁移应用,典题例解,二,一,思索探究,14/29,知识精要,迁移应用,典题例解,二,一,思索探究,15/29,知识精要,迁移应用,典题例解,二、打击、爆炸类问题,1,.,爆炸过程中内力远大于外力,可认为系统动量守恒,尤其是物体在高空爆炸时,若爆炸前速度方向恰好水平,则在该方向上系统不受外力,该水平方向上动量守恒,爆炸前动量指即将爆炸那一刻动量,爆炸后动量指爆炸刚好结束那一刻动量,.,2,.,子弹打木块问题中,子弹与木块作用过程时间极短,所以作用力很大,也属于内力远大于外力近似动量守恒情况,.,3,.,爆炸过程中有其它形式能量转化为机械能,而子弹打木块模型中损失机械能,转化为其它形式能,.,二,一,16/29,知识精要,迁移应用,典题例解,二,一,(,全国理综,),两滑块,a,、,b,沿水平面上同一条直线运动,并发生碰撞,;,碰撞后二者粘在一起运动,;,经过一段时间后,从光滑路段进入粗糙路段,.,二者位置,x,随时间,t,改变图象如图所表示,.,求,:,(1),滑块,a,、,b,质量之比,;,(2)整个运动过程中,两滑块克服摩擦力做功与因碰撞而损失机械能之比,.,17/29,对木块利用动能定理可得,fs,2,=,12,m,1,v,22,-,0,联立,得,fs,2,=,m,2,(,v,0,-,v,1,),22,m,1,即为,f,对木块做功,.,(2),由能量守恒可知系统产生内能等于系统机械能降低许,.,由,式可得,Q=fs,1,-fs,2,=fd.,即产生内能等于摩擦力与相对位移乘积,.,答案,：,知识精要,迁移应用,典题例解,二,一,解析,：,(1),如图所表示,因为水平面光滑则子弹和木块组成系统水平方向动量守恒,可得,mv,0,=mv,1,+m,1,v,2,18/29,知识精要,迁移应用,典题例解,二,一,19/29,答案,：,知识精要,迁移应用,典题例解,二,一,如图所表示,质量为,m,小物块以水平速度,v,0,滑上原来静止在光滑水平面上质量为,m,1,小车上,物块与小车间动摩擦因数为,小车足够长,.,求,:,(1),小物块相对小车静止时速度,;,(2),从小物块滑上小车到相对小车静止所经历时间,;,(3),从小物块滑上小车到相对小车静止时,物块相对小车滑行距离,.,20/29,知识精要,迁移应用,典题例解,二,一,21/29,知识精要,迁移应用,典题例解,二,一,22/29,知识链接,案例探究,类题试解,碰撞问题与直线运动、曲线运动结合紧密,过程多,不一样过程规律不一样,要综合利用牛顿定律、动能定理、动量观点和运动学知识求解,.,23/29,(,广东理综,),如图所表示,一条带有圆轨道长轨道水平固定,圆轨道竖直,底端分别与两侧直轨道相切,半径,R=,0,.,5 m,.,物块,A,以,v,0,=,6 m/s,速度滑入圆轨道,滑过最高点,Q,再沿圆轨道滑出后,与直轨上,P,处静止物块,B,碰撞,碰后粘在一起运动,.P,点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为,L=,0,.,1 m,.,物块与各粗糙段间动摩擦因数都为,=,0,.,1,A,、,B,质量均为,m=,1 kg(,重力加速度,g,取,10 m/s,2,;,A,、,B,视为质点,碰撞时间极短,),.,知识链接,案例探究,类题试解,(1),求,A,滑过,Q,点时速度大小,v,和受到弹力大小,F,;,(2),若碰后,AB,最终停顿在第,k,个粗糙段上,求,k,数值,;,(3),求碰后,AB,滑至第,n,个,(,nk,),光滑段上速度,v,n,与,n,关系式,.,24/29,知识链接,案例探究,类题试解,25/29,答案,：,(1)4 m/s,22 N,(2)45,知识链接,案例探究,类题试解,26/29,知识链接,案例探究,类题试解,27/29,(,北京理综,),如图所表示,竖直平面内四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切,小滑块,A,和,B,分别静止在圆弧轨道最高点和最低点,.,现将,A,无初速度释放,A,与,B,碰撞后结合为一个整体,并沿桌面滑动,.,已知圆弧轨道光滑,半径,R=,0,.,2 m;,A,和,B,质量相等,;,A,和,B,整体与桌面之间动摩擦因数,=,0,.,2,.,重力加速度,g,取,10 m/s,2,.,求,:,知识链接,案例探究,类题试解,答案,：,(1)2 m/s,(2)1 m/s,(3)0,.,25 m,28/29,解析,:,设滑块质量为,m.,知识链接,案例探究,类题试解,29/29,