【学海导航】2013届高三物理一轮复习课件(人教版)：第13章第2节动量守恒定律的应用

1新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!第2节动量守恒定律的应用2新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!3新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!考点1：碰撞【例1】如图1321所示，在光滑水平面上有直径相同的a、b两球，在同一直线上运动．选定向右为正方向，两球的动量分别为pa=6kg•m/s、pb=-4kg•m/s.当两球相碰之后，两球的动量可能是()A．pa=-6kg•m/s、pb=4kg•m/sB．pa=-6kg•m/s、pb=8kg•m/sC．pa=-4kg•m/s、pb=6kg•m/sD．pa=2kg•m/s、pb=0图13214新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!切入点：从分析动量守恒入手．【解析】由动量守恒定律可知A项不正确．D项b静止，a向右，与事实不符，故D项错．B项中a动能不变，b动能增加，总动能增加，故B项错．答案：C5新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!考点2：爆炸与反冲【例2】抛出的手雷在最高点时的水平速度为10m/s，这时突然炸成两块，其中大块质量300g仍按原方向飞行，其速度测得为50m/s，另一小块质量为200g，求它的速度的大小和方向．6新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!【解析】设手雷原飞行方向为正方向，则整体初速度v0=10m/s；m1=0.3kg的大块速度为v1=50m/s，m2=0.2kg的小块速度为v2，方向不清，暂设为正方向．由动量守恒定律：(m1+m2)v0=m1v1+m2v2.代入数据解得：v2=-50m/s，此结果表明，质量为200g的那部分以50m/s的速度向反方向运动，其中负号表示与所设正方向相反．7新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!考点3：多物体系统的动量守恒【例3】如图1322所示，mA=1kg，mB=4kg，小物块mC=1kg，ab、dc段均光滑，且dc段足够长；物体A、B上表面粗糙，最初均处于静止．小物块C静止在a点，已知ab长度L=16m，现给小物块C一个水平向右的瞬间冲量I0=6N•s.图13228新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!(1)当C滑上A后，若刚好在A的右边缘与A具有共同的速度v1(此时还未与B相碰)，求v1的大小．(2)A、C共同运动一段时间后与B相碰，若已知碰后A被反弹回来，速度大小为0.2m/s，C最后和B保持相对静止，求B、C最终具有的共同速度v2.9新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!【解析】(1)对物块C，由动量定理，取向右为正方向，I0=mCv0-0，v0=I0/mC=6m/s，从C滑到A的右边缘的过程中，由于F合=0，所以A、C系统动量守恒，以v0方向为正，mCv0=(mC+mA)v1，所以v1=3m/s.(2)以v0方向为正，A、C一起向右运动到与B相碰后，C将滑上B做减速运动，直到与B达到共同的速度，整个过程动量守恒，有(mC+mA)v1=-mAvA+(mB+mC)v2，所以v2=1.24m/s.10新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!题型一：人船模型问题【例4】某人站在静浮于水面的船上，从某时刻开始人从船头走向船尾．设水的阻力不计，那么在这段时间内关于人和船的运动情况判断错误的是()11新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!A．人匀速行走，船匀速后退，两者速度大小与它们的质量成反比B．人加速行走，船加速后退，而且加速度大小与它们的质量成反比C．人走走停停，船退退停停，两者动量总和总是为零D．当人从船头走到船尾停止运动后，船由于惯性还会继续后退一段距离12新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!0mvMvvMvm人人船人人船人和船组成的系统在水平方向动量守恒，选人前进的方向为正方向，由动量守恒定律得：即【解析】13新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!故人前进的速度跟船后退的速度大小总跟它们的质量成反比，但人的速度和船的速度成正比．故人走船走，人快船快，人慢船慢，人停船停．即A、C的判断是正确的．由于人和船间的相互作用力大小相等，由牛顿第二定律知，m人a人=Ma船，即人和船的加速度大小跟它们的质量成反比，B的判断正确．D选项的判断错误，应选D.答案：D14新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!思维拓展：利用“人船模型”解题的基本思路：(1)先判断初速度是否为零(若初速度不为零，则此式不成立)．(2)判断在系统发生相对运动的过程中，至少有一个方向动量守恒(如水平方向或竖直方向)．(3)画出各物体位移关系的草图，找出各长度间的关系式．“人船模型”在实际应用中有许多变化，正确迁移、灵活运用是关键．15新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!题型二：多过程多物体的动量守恒【例5】如图1323所示，在光滑的水平面上有两块并列放置的木块A与B，已知A的质量是500g，B的质量是300g，有一质量为80g的小铜块C(可视为质点)以25m/s的水平初速度开始在A的表面滑动．铜块最后停在B上，B与C一起以2.5m/s的速度共同前进．求(1)木块A最后的速度vA′；(2)C离开A时的速度vC′.图132316新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!0CCCABACCBABCBCCAABCmvmvmmvCBABCmvmvmmv在上滑动时，选、、作为一个系统，其总动量守恒，则滑到上后做匀速运动，再选、作为一个系统，其总动量也守恒，则【解析】17新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!点评：解决多个过程动量守恒的问题，一是动量守恒的系统和过程如何确定，二是碰撞后的各个物体的运动状态如何确定．02.1m/s4m/s.CAABCBCACCABABCmvmvmmvvv也可以研究在、上面滑动的全过程，在整个过程中，、、组成系统的总动量守恒，则：把上述三方程式中的任意两个联立求解即可得到，18新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!19新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!1.(2011•海南)一质量为2m的物体P静止于光滑水平地面上，其截面如图1324所示．图中ab为粗糙的水平面，长度为L；bc为一光滑斜面，斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接．现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点向左运动，在斜面上上升的最大高度为h，返回后在到达a点前与物体P相对静止．重力加速度为g.求(1)木块在ab段受到的摩擦力f；(2)木块最后距a点的距离s.图132420新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!0220201211222(3)3PvmvmmvmvmmvmghfLmvghfL设木块和物体共同速度为，两物体从开始到第一次到达共同速度过程由动量和能量守恒得：①【②由①②得：解析】③21新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!22020202()11222263PmvmmvfLsvghsLvgh木块返回时与物体第二次达到的共同速度与第一次相同动量守恒，全过程能量守恒得：④由①③④得：22新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!2.(2011•新课标)如图1325，A、B、C三个木块的质量均为m，置于光滑的水平面上，B、C之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连，将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把BC紧连，使弹簧不能伸展，以至于B、C可视为一个整体，现A以初速v0沿B、C的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起，以后细线突然断开，弹簧伸展，从而使C与A、B分离．已知C离开弹簧后的速度恰为v0，求弹簧释放的势能．图132523新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!0110332ABCvmvmvCABvmvmvmv设碰后、和的共同速度的大小为，由动量守恒得①设离开弹簧时，、的速【解析度大小为，由动量守恒得】②24新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!p222p102p01113222213ECmvEmvmvEmv设弹簧的弹性势能为，从细线断开到与弹簧分开的过程中机械能守恒，有③由①②③式得弹簧所释放的势能为25新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!3.(2010•重庆理综)某兴趣小组用如图1326所示的装置进行实验研究．他们在水平桌面上固定一内径为d的圆柱形玻璃杯，杯口上放置一直径为3d/2、质量为m的匀质薄圆板，板上放一质量为2m的小物块．板中心、物块均在杯的轴线上．物块与板间动摩擦因数为μ，不计板与杯口之间的摩擦力，重力加速度为g，不考虑板翻转．图132626新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!(1)对板施加指向圆心的水平外力F，设物块与板间最大静摩擦力为fmax，若物块能在板上滑动，求F应满足的条件．(2)如果对板施加的指向圆心的水平外力是作用时间极短的较大冲击力，冲量为I.①I应满足什么条件才能使物块从板上掉下？②物块从开始运动到掉下时的位移s为多少？③根据s与I的关系式说明要使s更小，冲量应如何改变．27新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!maxmaxmax123232fafmaFfmaffFfFf设圆板与物块相对静止时，它们之间的静摩擦力为，共同加速度为由牛顿运动定律，有：对物块，对圆板：两物相对静止，有得相对滑动的条件【解析】28新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!01202210220122.3112()422122022vvvImvmgsdmvmvmgsmvmvmvmv设冲击刚结束时圆板获得的速度大小为，物块掉下时，圆板和物块速度大小分别为和由动量定理，有由动能定理，有：对圆板对物块由动量守恒定律，有29新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!12222222322912()23312()292vvImgdIImgdsgmmdsgIImgdIs要使物块落下，必须由以上各式得分子有理化得根据上式结果知：越大，越小．30新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!4.(2010•贵阳模拟)一人坐在静止于冰面上的小车上，人与车的总质量M=70kg，当他接到一个质量m=20kg、以速度v0=5m/s迎面滑来的木箱后，立即相对于自己以v′=5m/s的速度逆着木箱原来滑行的方向推出木箱，不计冰面阻力．则小车获得的速度是多大？31新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!00()()20(55)m/s2.2m/s.7020vvvmvMvmvvmvvvMm设推出木箱后小车的速度大小为，此时木箱相对地面的速度大小为，由动量守恒定得【律解析】32新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!5.(2010•长沙调研)半圆形光滑轨道固定在水平地面上，如图1327所示，并使其轨道平面与地面垂直，物体m1、m2同时由轨道左、右最高点释放，二者碰后粘在一起向上运动，最高能上升到轨道M点，已知OM与竖直方向夹角为60°，则两物体的质量之比m1∶m2为()图1327A(21)(21)B.21C(21)(21)D12．∶∶．∶．∶C33新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!6.如图1328所示，总质量为M的大小两物体，静止在光滑水平面上，质量为m的小物体和大物体间有压缩着的弹簧，另有质量为2m的物体以v0速度向右冲来，为了防止冲撞，大物体将小物体发射出去，小物体和冲来的物体碰撞后粘合在一起．问小物体发射的速度至少应多大，才能使它们不再碰撞？图132834新课标资源网wx.jtyjy.com老师都说好!20mMmvmv发射小物体后大物体的速度跟质量为的物体和小物体碰后的速度相等，恰好使它们不再相碰，这种情况发射小物体的速度就是避免相碰的最小发射速度．对发射小物体的过程，由动量守恒定律得【