2020高考物理一轮总复习 第六章 动量 基础课2 动量守恒定律及其应用课件 新人教版

第六章动量动量守恒定律及其应用栏目导航1234板块一双基巩固板块二考点突破板块三素养培优板块四跟踪检测双基巩固固双基、明易错、强化记忆板块一填一填|——知识体系一、动量守恒定律1．内容如果一个系统____________，或者所受外力的____________为零，这个系统的总动量保持不变．不受外力矢量和2．表达式(1)p＝____________，系统相互作用前总动量p等于相互作用后的总动量p′.(2)m1v1＋m2v2＝_______________，相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作用后的动量和．(3)Δp1＝___________，相互作用的两个物体动量的增量等大反向．p′m1v1′＋m2v2′－Δp23．动量守恒的条件(1)理想守恒：系统不受外力或________________________，则系统动量守恒．(2)近似守恒：系统受到的外力矢量和不为零，但当内力____________外力时，系统的动量可近似看成守恒．(3)某一方向上守恒：系统在某个方向上________________________时，系统在该方向上动量守恒．所受外力的矢量和为零远大于所受外力矢量和为零二、弹性碰撞和非弹性碰撞1．碰撞物体间的相互作用持续时间____________，而物体间相互作用力____________的现象．2．特点在碰撞现象中，一般都满足内力____________外力，可认为相互碰撞的系统动量守恒．极短极大远大于3．分类动量是否守恒机械能是否守恒弹性碰撞守恒____________非完全弹性碰撞守恒有损失完全非弹性碰撞守恒损失____________守恒最大三、反冲和爆炸1．反冲(1)定义：当物体的一部分以一定的速度离开物体时，剩余部分将获得一个反向冲量，这种现象叫反冲运动．(2)特点：系统内各物体间的相互作用的内力____________系统受到的外力．实例：发射炮弹、爆竹爆炸、发射火箭等．(3)规律：遵从动量守恒定律．远大于2．爆炸问题爆炸与碰撞类似，物体间的相互作用力很大，且______________系统所受的外力，所以系统动量____________，爆炸过程中位移很小，可忽略不计，作用后从相互作用前的位置以新的动量开始运动．内力远大于近似守恒判一判|——易混易错(1)只要系统合外力做功为零，系统动量就守恒．()(2)物体相互作用时动量守恒，但机械能不一定守恒．()(3)若在光滑水平面上的两球相向运动，碰后均变为静止，则两球碰前的动量大小一定相同．()(4)动量守恒是指系统在初、末状态时的动量相等．()(5)物体在爆炸瞬间，机械能增加，动量也增加．()×√√××记一记|——规律结论1．动量守恒方程为矢量方程，列方程时必须选择正方向．2．动量守恒方程中的速度必须是系统内各物体在同一时刻相对于同一参考系(一般选地面)的速度．3．碰撞、爆炸、反冲均因作用时间极短，内力远大于外力满足动量守恒(或近似守恒)，但系统动能的变化是不同的．4．“人船”模型适用于初状态系统内物体均静止，物体运动时满足系统动量守恒或某个方向上系统动量守恒的情形．考点突破记要点、练高分、考点通关板块二考点一动量守恒定律的理解及应用——师生共研|记要点|1．动量守恒定律的“六种”性质系统性研究对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统条件性首先判断系统是否满足守恒条件相对性公式中v1、v2、v1′、v2′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的速度，v1′、v2′是相互作用后同一时刻的速度矢量性应先选取正方向，凡是与选取的正方向一致的动量为正值，相反为负值普适性不仅适用于低速宏观系统，也适用于高速微观系统2.应用动量守恒定律的解题步骤(1)明确研究对象，确定系统的组成(系统包括哪几个物体及研究的过程)．(2)进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或某一方向上是否守恒)．(3)规定正方向，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．|析典例|【例】如图所示，长L＝3m、质量M＝2kg木板B静止于光滑水平面上，质量为m＝1kg的物块A(可视为质点)静止于B的左端，现使A以v0＝6m/s的速度开始向右运动，A运动到B右端时与固定在B右端的薄挡板发生弹性碰撞(碰撞时间极短，可忽略)，最终A在距离挡板1m处与B相对静止，取重力加速度g＝10m/s2.求：(1)A、B之间的动摩擦因数；(2)从A开始运动到与B相对静止经历的时间；(3)从A开始运动到与B相对静止过程中A前进的距离．[解析](1)全过程，对AB组成的系统，由动量守恒得mv0＝(M＋m)v共由动能定理得－μmgΔL＝12(M＋m)v共2－12mv02根据题知，ΔL＝4m联立解得μ＝0.3.(2)设A刚要与B碰撞时A、B的速度分别为vA1、vB1，从开始运动到A要与B碰撞前，对系统，由动量守恒得mv0＝mvA1＋MvB1由动能定理得－μmgL＝12mvA12＋12MvB12－12mv02解得vA1＝4m/s，vB1＝1m/s或vA1＝0，vB1＝3m/s(舍去)在A、B碰撞过程中，由动量守恒得mvA1＋MvB1＝mvA2＋MvB2由能量守恒得12mvA12＋12MvB12＝12MvA22＋12MvB22解得vA2＝0，vB2＝3m/s或vA2＝4m/s，vB2＝1m/s(舍去)从开始运动到碰撞前，对A，由动量定理得－μmgt1＝mvA1－mv0碰撞结束到相对静止，对A，由动量定理得μmgt2＝mv共－mvA2t＝t1＋t2联立解得t＝1.33s.(3)从开始运动到碰撞前，对A有：x1＝12(v0＋vA1)t1碰撞结束到相对静止，对A有：x2＝12(vA2＋v共)t2x＝x1＋x2联立解得x＝4m.[答案](1)0.3(2)1.33s(3)4m|反思总结|应用动量守恒定律应注意以下三点(1)确定所研究的系统，单个物体无从谈起动量守恒．(2)判断系统是否动量守恒，或者某个方向上动量守恒．(3)系统中各物体的速度是否是相对地面的速度，若不是，则应转换成相对于地面的速度．|练高分|1.(多选)(2019届佛山模拟)如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，底部与水平面平滑连接，一个质量也为m的小球从槽上高h处由静止开始自由下滑，则()A．在下滑过程中，小球和槽之间的相互作用力对槽不做功B．在下滑过程中，小球和槽组成的系统水平方向动量守恒C．被弹簧反弹后，小球和槽都做速率不变的直线运动D．被弹簧反弹后，小球能回到槽上高h处解析：选BC在下滑过程中，小球和槽之间的相互作用力对槽做功，选项A错误；在下滑过程中，小球和槽组成的系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向动量守恒，选项B正确；小球被弹簧反弹后，小球和槽在水平方向不受外力作用，故小球和槽都做匀速运动，选项C正确；小球与槽组成的系统动量守恒，球与槽的质量相等，小球沿槽下滑，球与槽分离后，小球与槽的速度大小相等，小球被弹簧反弹后与槽的速度相等，故小球不能滑到槽上，选项D错误．2.(多选)如图所示，一质量M＝3.0kg的长方形木板B放在光滑水平地面上，在其右端放一个质量m＝1.0kg的小木块A，同时给A和B以大小均为4.0m/s，方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，A始终没有滑离B板，在小木块A做加速运动的时间内，木板速度大小可能是()A．2.1m/sB．2.4m/sC．2.8m/sD．3.0m/s解析：选AB以A、B组成的系统为研究对象，系统动量守恒，取水平向右为正方向，从A开始运动到A的速度为零过程中，由动量守恒定律得(M－m)v＝MvB1，代入数据解得vB1＝2.67m/s.当从开始到A、B速度相同的过程中，取水平向右方向为正方向，由动量守恒定律得(M－m)v＝(M＋m)vB2，代入数据解得vB2＝2m/s，则在木块A做加速运动的时间内，B的速度范围为2m/svB2.67m/s，故选项A、B正确．3.如图所示，mA＝1kg，mB＝4kg，小物块mC＝1kg，ab、dc段均光滑，dc段足够长；物体A、B上表面粗糙，最初均处于静止．最初小物块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.(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.解析：(1)对物块C，由动量定理，取向右为正方向I0＝mCv0－0，代入数据解得v0＝I0mC＝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，由动量守恒定律得mCv0＝(mC＋mA)v1，解得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，解得v2＝1.24m/s.答案：(1)3m/s(2)1.24m/s考点二碰撞的规律及应用——师生共研|记要点|1．对碰撞的理解(1)发生碰撞的物体间一般作用力很大，作用时间很短；各物体作用前后各自动量变化显著；物体在作用时间内位移可忽略．(2)即使碰撞过程中系统所受合外力不等于零，由于内力远大于外力，作用时间又很短，故外力的作用可忽略，认为系统的动量是守恒的．(3)若碰撞过程中没有其他形式的能转化为机械能，则系统碰撞后的总机械能不可能大于碰撞前系统的总机械能．2．碰撞现象满足的规律(1)动量守恒定律．(2)机械能不增加．(3)速度要合理．①若碰前两物体同向运动，则应有v后v前，碰后原来在前面的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有v前′≥v后′.②碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变．3．弹性碰撞的结论两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒．以质量为m1、速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例，则有m1v1＝m1v1′＋m2v2′12m1v12＝12m1v1′2＋12m2v2′2.|析典例|【例】(2018届北京西城期末)游乐场的过山车可以底朝上在圆轨道上运行，游客却不会掉下来，如图甲所示．我们把这种情形抽象为如图乙所示的模型：弧形轨道的下端N与竖直圆轨道平滑相接，P为圆轨道的最高点．使小球(可视为质点)从弧形轨道上端滚下，小球进入圆轨道下端后沿圆轨道运动．不考虑小球运动所受的摩擦等阻力．(1)小球沿弧形轨道运动的过程中，经过某一位置A时动能为Ek1，重力势能为Ep1，经过另一位置B时动能为Ek2，重力势能为Ep2.请根据动能定理和重力做功的特点，证明：小球由A运动到B的过程中，总的机械能保持不变，即Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2；(2)已知圆形轨道的半径为R.将一质量为m1的小球，从弧形轨道距地面高h＝2.5R处由静止释放．①请通过分析、计算，说明小球能否通过圆轨道的最高点P；②如果在弧形轨道的下端N处静置另一个质量为m2的小球．仍将质量为m1的小球，从弧形轨道距地面高h＝2.5R处由静止释放，两小球将发生弹性正撞．若要使被碰小球碰后能通过圆轨道的最高点P，那么被碰小球的质量m2需要满足什么条件？请通过分析、计算，说明你的理由．[解析](1)根据动能定理W总＝WG＝Ek2－Ek1根据重力做功的特点可知WG＝Ep1－Ep2联立以上两式Ek2－Ek1＝Ep1－Ep2整理得到Ek2＋Ep2＝Ek1＋Ep1.(2)①假设小球刚好能通过最高点，在最高点时小球只受重力作用，此时重力提供向心力m1g＝m1v2R解得小球能通过最高点的最小速度为vmin＝gR小球从M到P，设小球运动到最高点P时的速度为vP根据机械能守恒定律m1gh＝12m1vP2＋m1g×2R解得vP＝gR＝vmin，即小球刚好能过最高点P.②以小球m1为研究对象，设小球运动到N点时的速度为v1从M到N，根据机械能守恒