人教版高中物理选修3-5第十六章--动量守恒定律

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作第十六章动量守恒定律第一节实验：探究碰撞中的不变量知识点实验探究的思路1．在利用悬线悬挂等大小球探究碰撞中的不变量实验中，下列说法正确的是()A．悬挂两球的细绳长度要适当，且等长B．由静止释放小球以便较准确计算小球碰前速度C．两小球必须都是钢性球，且质量相同D．两小球碰后可以粘合在一起共同运动2．在“验证动量守恒定律”的实验中，必须测量的量有()A．小球的质量m1和m2B．小球的半径rC．桌面到地面的高度HD．小球m1的起始高度hE．小球从抛出到落地的时间tF．小球m1和m2碰撞后飞出的水平距离G．小球m1未碰撞前飞出的水平距离3．在做“碰撞中的动量守恒”实验时，必须做到()A．斜槽轨道必须是笔直的B．把小球放到斜槽末端的槽口时，小球必须能够静止C．碰撞的瞬间，入射球与被碰球的球心连线与轨道的末端的切线平行D．以上都不需要做到4．如图所示，在实验室用两端带竖直挡板C、D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A、B，做“探究碰撞中的不变量”的实验，实验步骤如下：(1)把两滑块A：B紧贴在一起，在A上放质量为州的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A、B，在A、B的固定挡板间放入一弹簧，使弹簧处于水平压缩状态。(2)按下电钮使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，A、B与挡板C、D碰撞的阿时，电子计时器自动停表，记下A至C的运动时间t1和B至D的运动时间t2。(3)重复几次取t1、t2的平均值．①在调整气垫导轨时应注意；②应测量的数据还有；③只要关系式成立，即可得出碰撞中守恒的量是动量的矢量和。5．如图所示为气垫导轨上两个滑块A、B相互作用后运动过程的频闪照片，频闪的频率为10Hz．开始两个滑块静止，它们之间有一根被压缩的轻质弹簧，滑块用绳子连接，绳子烧断后，两个滑块向相反方向运动．已知滑块A、B的质量分别为200g、300g。根据照片记录的信息，释放弹簧，A、B离开弹簧后，A滑块做运动，其速度大小为。本实验得出“在实验误差范围内，碰撞中mv的矢量和是守恒的量”这一结论的依据是。6．某同学用如图甲所示装置通过半径相同的A、B两球的碰撞来验证mv的矢量和在碰撞中是守恒的。图中PQ是斜槽，QR为水平槽．实验时先使A球从斜槽上某一固定位置G由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把B球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让A球仍从位置G由静止开始滚下，和B球碰撞后，A、B球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次。图甲中O点是水平槽末端R在记录纸上的垂直投影点，B球落点痕迹如图乙所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐。(1)碰撞后B球的水平射程应取为cm。(2)在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测量?答：(填选项号)．A．水平槽上未放B球时，测量A球落点位置到O点的距离B．A球与B球碰撞后，测量A、B球落点位置到O点的距离C．测量A球和B球的质量(或两球质量之比)D．测量G点相对水平槽面的高度实验数据处理技巧7．某同学设计了一个用打点计时器做“探究碰撞中的不变量”的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动，然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动．他设计的具体装置如图所示，在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力。（1）若已得到打点纸带如图所示，并测得各计数点间距（标在图上），则应选段来计算A的碰撞前速度；应选来计算A和B碰后的共同速度（填“AB”、“BC”、“CD”或“DE”）。（2）已测得小车A的质量mA=0.40kg，小车B的质量mB=0.20kg。由以上测量结果可得：碰前：mAv0=kg·m／s；碰后：(mA+mB)v共=kg·m／s。由此得出结论。探究题：探究碰撞中的不变量8．用如图所示装置做“探究碰撞中的不变量”实验，质量为mA的钢球A用细线悬挂于O点，质量为mB的钢球B放在离地面高度为H的小支柱N上，O点到A球球心的距离为L，使悬线在A球释放前伸直，且线与竖直线的夹角为，A球释放后摆动到最低点时恰与B球正碰，碰撞后，A球把轻质指示针OC推到与竖直线夹角卢处，B球落到地面上，地面上铺一张盖有复写纸的白纸D，保持角度不变，多次重复上述实验，白纸上记录到多个B球的落点。(1)图中s应是B球初始位置到的水平距离。(2)为了探究碰撞中的守恒量，应测得等物理量。(3)用测得的物理量表示，AAmv=；AAmv=；BBmv=。探究题：实验方法探究9．某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧，如图所示．将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒。(1)该同学还必须有的实验器材是；(2)需直接测量的数据是；(3)用所得数据验证动量守恒的关系式是。第二节动量守恒定律(一)知识点一：动量1．关于物体的动量，下列说法中正确的是()A．运动物体在任一时刻的动量方向，一定是该时刻的速度方向B．物体的加速度不变，其动量一定不变C．动量越大的物体，其速率一定越大D．物体的动量越大，其惯性也越大2．如图所示，PQS是固定于竖直平面内的光滑的1/4圆周轨道，圆心O在S的正上方。在O和P两点各有一质量为m的小物块a和b，从同一时刻开始，a自由下落，b沿圆弧下滑。以下说法正确的是()A．a比b先到达S，它们在S点的动量不相同B．a与b同时到达S，它们在S点的动量不相同C．a比b先到达S，它们在S点的动量相同D．b比a先到达S，它们在S点的动量相同知识点二：动量变化量的计算3．羽毛球是速度最快的球类运动之一，付海峰扣杀羽毛球的速度可达到342km／h，假设球飞来的速度为90km／h，付海峰将会以342km／h的速度反向击回。设羽毛球质量为5g，试求：(1)付海峰击球过程中羽毛球的动量变化量。(2)在付海峰的这次扣杀中，羽毛球的速度变化，动能变化各是多少?4．如图所示，以大小为v的速度做匀速圆周运动的质点，质量为m，经过一段时间从A点运动到B点，则质点的动量变化p的大小和方向如何?知识点三:动量守恒的条件5．如图所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短，现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统)，则此系统在子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的过程中()A．动量守恒，机械能守恒B．动量不守恒，机械能不守恒C．动量守恒，机械能不守恒D．动量不守恒，机械能守恒6．如图所示，A、B两物体的质量mAmB，中间用一段细绳相连，且中间有一被压缩的弹簧，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()A．若A、B与C之间的摩擦力大小相等,则A、B组成的系统动量守恒,A、B、C组成的系统动量也守恒B．若A、B与C之间的摩擦力大小不相等，则A、B组成的系统动量不守恒，A、B、C组成的系统动量也不守恒C．若A、B与C之间的摩擦力大小不相等，则A、B组成的系统动量不守恒，但A、B、C组成的系统动量守恒D．以上说法均不对知识点四动量守恒定律应用7．如图所示，光滑水平面上有大小相同的A、B两球在同一直线上运动。两球质量关系为mB=2mA，规定向右为正方向，A、B两球的动量均为6kg·m／s，运动中两球发生碰撞，碰撞后A球的动量增量为－4kg·m／s，则()A．左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2：5B．左方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1：10C．右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为2：5D．右方是A球，碰撞后A、B两球速度大小之比为1：108．质量为1kg的铜块静止于光滑的水平面上，一颗质量为50g的小球以1000m／s的速率碰到铜块后，又以800m／s的速率被反弹回，求铜块获得的速度。某一方向动量守恒的应用技巧9．在水平铁轨上放置一门质量为M的炮车，发射的炮弹质量为m，假设铁轨和炮车间摩擦不计，求：(1)水平发射炮弹时，炮弹速度为0v，则炮身的反冲速度是多大?(2)炮身水平方向，炮弹出炮口时，相对炮口速度为0v，则炮身的反冲速度为多大?(3)炮车车身与水平方向成角，炮弹速度大小为0v，则炮身反冲速度是多大?应用题：动量守恒与机械能守恒综合应用10．如图所示，位于光滑水平桌面上的小滑块P和Q都可视为质点，质量相等，均为m。Q与轻质弹簧相连。设Q静止，P以某一初速度0v向Q运动并与弹簧发生碰撞。(1)在整个碰撞过程中，弹簧具有的最大弹性势能是多少?(2)弹簧再次恢复原长时，P的动能是多少?探究题：物体在某一方向上动量守恒的探究11．如图所示，光滑圆槽的质量为M，静止在光滑的水平面上，其内表面有一小球被细线吊着恰处于槽的边缘处，如将线烧断，小球滑到另一边的最高点时，圆槽的速度为()A．0B．向左C．向右D．无法确定易混点：参考系的选取12．如图所示，在光滑的水平面上有一辆乎板车，上面站着一个人，车以速度0v前进，已知车的质量为m1，人的质量为m2，某时刻人突然向前跳离车，设人跳离车时，相对于车的速度为v，求人跳出后车的速度。第三节动量守恒定律(二)第一课时知识点一:动量守恒条件的判定1．一支枪水平固定在小车上。小车放在光滑的水平面上，枪发射子弹时，关于车、枪和子弹的说法正确的是()A．枪和子弹组成的系统动量守恒B．枪和车组成的系统动量守恒C．枪、车和子弹组成的系统动量守恒D．若忽略摩擦，枪、车组成的系统动量近似守恒2．下列情形中，满足动量守恒条件的是()A．铁锤打击放在铁砧上的铁块，打击过程中，铁锤和铁块的总动量B．子弹水平穿过放在光滑桌面上的木块的过程中，子弹和木块的总动量C．子弹水平穿过墙壁的过程中，子弹和墙壁的总动量D．棒击垒球的过程中，棒和垒球的总动量知识点二:多过程动量守恒问题3．如图所示，在光滑水平面上有两个并排放置的木块A、B，已知Am=0.5kg，Bm=0.3kg。现有质量m0=0.08kg的小物块C以初速0v=25m／s在A表面沿水平方向向右滑动，由于C与A、B间均有摩擦，C最终停在B上，B、C最后的共同速度v=2.5m／s。求：(1)A木块的最终速度的大小；(2)C物块滑离A木块的瞬时速度大小。4．如图所示，在光滑水平面上有两个木块A、B，木块B静止，且其左端放置小物块C，已知Am=Bm=0.2kg，mC=0.1kg，现木块A以初速度0v=2m／s沿水平方向向右滑动，木块A与B相碰后具有共同速度(但不粘连)，C与A、B间均有摩擦。求：(1)木块A与B相碰瞬间．A木块的速度及小物块C的速度大小；(2)设A木块充分长，求小物块C的最终速度。知识点三:多个物体的动量守恒问题5．甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上玩游戏，甲和他的冰车总质量为M=30kg，乙和他的冰车总质量也是30kg，游戏时，甲推着一个质量是m=15kg的箱子，和他一起以大小为0v=2m／s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来，为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住，若不计冰面的摩擦，问甲至少要以多大的速度(相对地面)将箱子推出，才能避免与乙相撞。6．如图所示，三辆完全相同的平板小车a、b、c成一直线排列，静止在光滑水平面上。c车上有一人跳到b车上，接着又立即从b车跳到a车上．此人跳离c车和b车时对地的水平速度相同。他跳到a车上相对a车保持静止，此后()A．a、b两车运动速率相等B．a、c两车运动速率相等C．三辆车的速率关系cabvvvD．a、c两车运动方向相同知识点四:爆炸问题7．手榴弹在离地面高h处的速度方向恰好沿水平方向向左，速度的大小为v，此时，手榴弹炸裂成质量相等的两块，设消耗的火药质量不计，爆炸后，前半块的速度方向仍沿水平向左，速度大小为3v，那么后半块在炸后的瞬间其速度多大?方向如何?8．在沙滩上有一木块，质量M=5kg，木块上放一爆竹，质量m=0