【优化指导】2016-2017学年高中物理 第16章 动量守恒定律本章整合课件 新人教版选修3-5

本章整合专题一专题二专题一动量定理和动能定理的综合问题1.动量定理中物体所受合外力的冲量等于该过程中物体动量的变化量,它是一个矢量方程式。2.动能定理中物体所受合外力做的功等于该过程中物体动能的改变量,它是一个标量方程式。3.在研究力作用下物体的运动过程中,涉及的物理量有F,x,m,v,W,Ek等,一般考虑应用动能定理。若涉及的物理量有F,t,m,v,I,p等,一般考虑应用动量定理。专题一专题二【例题1】在光滑水平面上有一静止的物体,现以水平恒力F甲推这一物体,作用一段时间后,换成相反方向的水平恒力F乙推这一物体,当恒力F乙作用时间与恒力F甲作用时间相同时,物体恰好回到原处,此时物体的动能为32J。求:(1)恒力F甲、恒力F乙作用结束时物体的速度关系;(2)恒力F甲、恒力F乙做的功。解析:如图所示,物体在力F甲作用下,t时间内由A运动到B,距离为l,过B后撤去恒力F甲,用反向作用力F乙作用,又经t时间物体由B经C回到A,设在B点速度为v1,回到A点速度为v3。专题一专题二(1)根据动量定理和动能定理,对A到B的过程有F甲·t=mv1,①F甲·l=12𝑚𝑣12。②对B到C再到A的过程有-F乙·t=-mv3-mv1,③F乙·l=12𝑚𝑣32−12𝑚𝑣12④由①③式有𝐹甲𝐹乙=𝑣1𝑣1+𝑣3。⑤由②④式有𝐹甲𝐹乙=𝑣12𝑣32-𝑣12。⑥由⑤⑥式得v3=2v1。专题一专题二(2)由动能定理F甲·l=12𝑚𝑣12,⑦F甲·l+F乙·l=12𝑚𝑣32=32J。⑧将v3=2v1代入⑦式F甲·l=12𝑚𝑣12=12𝑚𝑣322=14×12𝑚𝑣32=8J。则F乙·l=32J-F甲·l=24J。答案:见解析专题一专题二变式训练1如图所示,质量mA为4.0kg的木板A放在水平面C上,木板与水平面间的动摩擦因数μ为0.24,木板右端放着质量mB为1.0kg的小物块B(视为质点),它们均处于静止状态。木板突然受到水平向右的12N·s的瞬时冲量I的作用后开始运动,当小物块滑离木板时,木板的动能EkA为8.0J,小物块的动能EkB为0.50J,重力加速度取10m/s2,求:(1)瞬时冲量作用结束时木板的速度v0的大小;(2)木板的长度L。专题一专题二解析:(1)设水平向右为正方向,由动量定理有I=mAv0,代入数据解得v0=3.0m/s。(2)设A对B、B对A、C对A的滑动摩擦力的大小分别为FAB、FBA和FCA,B在A上滑行的时间为t,B离开A时A和B的速度分别为vA和vB,由动量定理有-(FBA+FCA)t=mAvA-mAv0,FABt=mBvB,其中FAB=-FBA,FCA=μ(mA+mB)g。设A、B相对于C的位移大小分别为xA和xB,由动能定理有动量与动能之间的关系为mAvA=2𝑚𝐴𝐸k𝐴,mBvB=2𝑚𝐵𝐸k𝐵,木板A的长度为L=xA-xB,代入数据解得L=0.50m。答案:(1)3.0m/s(2)0.50m-(FBA+FCA)xA=12mA𝑣𝐴2−12mA𝑣02,专题一专题二专题一专题二专题二动量守恒定律应用中的临界问题解决相互作用物体系统的临界问题时,应处理好下面两个方面的问题:1.寻找临界状态题设情景中看是否有相互作用的两物体相距最近、恰好滑离、避免相碰和物体开始反向运动等临界状态。2.挖掘临界条件在与动量相关的临界问题中,临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系。专题一专题二3.常见类型(1)涉及弹簧类的临界问题对于由弹簧组成的系统,在物体间发生相互作用的过程中,当弹簧被压缩到最短或拉伸到最长时,弹簧两端的两个物体的速度必然相等。(2)涉及相互作用边界的临界问题在物体滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的过程中,由于物体间弹力的作用,斜面在水平方向上将做加速运动,物体滑到斜面上最高点的临界条件是物体与斜面沿水平方向具有共同的速度,物体到达斜面顶端时,在竖直方向上的分速度等于零。(3)子弹打木块类的临界问题:子弹刚好击穿木块的临界条件为子弹穿出时的速度与木块的速度相同,子弹位移为木块位移与木块厚度之和。专题一专题二【例题2】如图所示,光滑水平面上停放一个木箱和小车,木箱质量为m,小车和人总质量为m0,m0∶m=4∶1,人以速率v沿水平方向将木箱推出,木箱被挡板以原速反弹回来以后,人接住木箱再以同样大小的速度v第二次推出木箱,木箱又被原速反弹……,问人最多能推几次木箱?解析:选木箱、人和小车组成的系统为研究对象,取向右为正方向。设第n次推出木箱后人与小车的速度为vn,第n次接住后速度为vn',则由动量守恒定律可知:专题一专题二第一次推出后有:0=m0v1-mv,则v1=𝑚𝑣𝑚0。第一次接住后有:m0v1+mv=(m0+m)v1'。第二次推出后有:(m0+m)v1'=m0v2-mv,则v2=3𝑚𝑣𝑚0第二次接住后有:m0v2+mv=(m0+m)v2',……第n-1次接住:m0vn-1+mv=(m0+m)vn-1',第n次推出:(m0+m)vn-1'=m0vn-mv,即vn=2𝑛-1𝑚0mv当vn≥v时,人就接不到木箱了,由此得,n≥2.5,分析可知应取n=3。所以,人最多能推3次木箱。答案:3次专题一专题二变式训练2如图所示,滑块A、C质量均为m,滑块B质量为。开始时A、B分别以v1、v2的速度沿光滑水平轨道向固定在右侧的挡板运动;现将C无初速度地放在A上,并与A粘合不再分开,此时A与B相距较近,B与挡板相距足够远。若B与挡板碰撞后以原速率反弹,A与B碰撞将粘合在一起。为使B能与挡板碰撞两次,v1、v2应满足什么关系?32m专题一专题二解析:设向右为正方向,A与C粘合在一起的共同速度为v',由动量守恒定律得mv1=2mv'①为保证B碰挡板前A未能追上B,应满足v'≤v2②设A与B碰后的共同速度为v″,由动量守恒定律得2mv'-32mv2=72mv″③为使B能与挡板再次碰撞应满足v″0④联立①②③④式得1.5v2v1≤2v2或12v1≤v223v1。答案:1.5v2v1≤2v2或12v1≤v223v1专题一专题二