2019-2020学年高中物理 第十六章 动量守恒定律 章末优化总结课件 新人教版选修3-5

章末优化总结01核心素养规律归纳02热点素养分类聚焦章末综合检测(一)规律总结归纳核心素养构建1.动量1定义：质量与速度的乘积，p＝mv2单位：千克·米/秒3矢量：方向与v同向4动量的变化：Δp＝p′－p，遵循矢量运算法则2.冲量1定义：力和力的作用时间的乘积，I＝Ft2矢量：与力的方向相同物理概念：(1)动量(2)冲量(3)弹性碰撞(4)完全非弹性碰撞(5)反冲运动规律总结归纳核心素养构建3.动量定理1内容：合力的冲量等于动量的变化2表达式：F·Δt＝p′－p3力的表达：力等于动量的变化率，F＝ΔpΔt4.动量守恒定律1条件：系统不受外力或所受合外力等于零2表达式：p1＋p2＝p1′＋p2′科学思维：(1)利用动量定理求平均作用力(2)动量守恒与机械能守恒的判定(3)利用动量守恒定律与能量守恒定律求解非匀变速运动科学探究：(1)探究碰撞中的不变量(2)探究动量定理规律总结归纳核心素养构建5.碰撞与反冲1完全弹性碰撞遵守动量守恒定律遵守机械能守恒定律2非弹性碰撞遵守动量守恒定律机械能有损失3完全非弹性碰撞遵守动量守恒定律机械能损失最多4反冲运动产生反冲现象的原理：动量守恒在生产、生活、科技中的应用物理模型：(1)弹性碰撞模型(2)完全非弹性碰撞模型(3)人船模型素养1动量定理和动能定理的综合问题[典例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乙做的功分别是多少？[思路点拨](1)恒力F甲、F乙作用时间相同．(2)恒力F甲、F乙做功位移等值反向．[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.(1)根据动量定理和动能定理，对A到B的过程有F甲·t＝mv1①F甲·l＝12mv21②对B到C再到A的过程有－F乙·t＝－mv3－mv1③F乙·l＝12mv23－12mv21④①③有F甲F乙＝v1v1＋v3⑤②④有F甲F乙＝v21v23－v21⑥由⑤⑥式得v3＝2v1.(2)由题意知12mv23＝32J.将v3＝2v1代入②式得F甲·l＝12mv21＝12m(v32)2＝14×12mv23＝8J.代入④式得F乙·l＝32J－8J＝24J.[答案]见解析素养2多过程问题中的动量守恒[典例2]如图所示，两端带有固定薄挡板的滑板C长为L，质量为m2，与地面间的动摩擦因数为μ，其光滑上表面上静置着质量分别为m、m2的物块A、B，A位于C的中点，现使B以水平速度2v向右运动，与挡板碰撞并瞬间粘连，不再分开，A、B可看作质点，物块A与B、C的碰撞都可视为弹性碰撞．已知重力加速度为g，求：(1)B与C上挡板碰撞后的速度大小以及B、C碰撞后C在水平面上滑动时的加速度大小；(2)A与C上挡板第一次碰撞后A的速度大小．[解析](1)B、C碰撞过程系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：m2·2v＝(m2＋m2)v1①解得v1＝v②对B、C，由牛顿第二定律得：μ(m＋m2＋m2)g＝(m2＋m2)a，③解得a＝2μg.④(2)设A、C第一次碰撞前瞬间C的速度为v2，由匀变速直线运动的速度位移公式得v22－v21＝2(－a)·12L，⑤物块A与C上挡板的第一次碰撞可视为弹性碰撞，系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律得：(m2＋m2)v2＝(m2＋m2)v3＋mv4⑥由能量守恒定律得12(m2＋m2)v22＝12(m2＋m2)v23＋12mv24⑦解得A与C上挡板第一次碰撞后A的速度大小由⑤⑥⑦得：v4＝v2－2μgL.[答案](1)v2μg(2)v2－2μgL素养3动量和能量综合问题的分析求解[典例3]一质量为M、长为l的长方形木板B放在光滑的水平地面上，在其右端放一质量为m的小木块A，m＜M.现以地面为参考系，给A和B以大小相等、方向相反的初速度，如图所示，使A开始向左运动、B开始向右运动，但最后A刚好没有滑离B板．(1)若已知A和B的初速度大小均为v0，求它们最后速度的大小和方向；(2)若初速度的大小未知，求小木块A向左运动到达的最远处(从地面上看)离出发点的距离．[解析](1)解法一用动量守恒定律求解：系统水平方向动量守恒，取水平向右为正方向．小木块A不滑离B板的条件是二者最终处于相对静止，设此时共同速度为v.由动量守恒定律得Mv0－mv0＝(M＋m)v，可得v＝M－mM＋mv0，因为M＞m，故v方向水平向右．解法二用牛顿定律结合运动学公式求解：取水平向右为正方向，由运动学规律得，对A：v＝－v0＋a1t＝－v0＋Ffmt，对B：v＝v0－a2t＝v0－FfMt，可得v＝M－mM＋mv0，方向向右．(2)解法一用功能关系求解：当木块A相对于地向左运动距离最远时，末速度为零，在这过程中，克服摩擦力Ff做功的结果是消耗了自身的动能，Ffx＝12mv20，而A刚好没有滑离B板的条件是A滑到B板的最左端，且二者具有相同速度v，A、B间因摩擦产生的内能等于系统动能的损失，Q＝Ffl＝M＋m2(v20－v2)．由以上各式得向左运动的最远距离x＝M＋m4Ml.解法二用动能定理求解：设小木块A向左运动离出发点最远距离为x，此时末速度为零(板速度为v1)；当A、B刚达到共同速度v时，板B向右运动的路程为L，A速度由0增大到v时向右运动的路程为x1，如图所示．设A、B间滑动摩擦力为Ff，根据动能定理得，对A：－Ffx＝－12mv20，Ffx1＝12mv2，对B：－FfL＝M2(v2－v20)，且有几何关系L＋(x－x1)＝l，由上面几式可得x＝M＋m4Ml.解法三用牛顿第二定律及运动学公式求解：A在滑动摩擦力Ff作用下，做初速度为v0的匀减速运动(对地向左)，待末速度为零时，向左运动得最远，x＝v202a1＝mv202Ff.然后，A仍在摩擦力Ff作用下，做初速度为零的匀加速运动(对地向右)，直到与B速度相等，二者相对静止，此时摩擦力消失，A到达B板最左端(参看上图)．这整个过程用的时间t＝v0－va2＝Mv0－vFf，B板运动距离L＝v0t－12a2t2＝v0t－Ff2Mt2，A对出发点的位移x′＝v0t－12a1t2＝v0t－Ff2mt2，图中几何关系l＝L＋x′＝2v0t－FfM＋m2Mmt2，解得x＝M＋m4Ml.[答案](1)M－mM＋mv0方向向右(2)M＋m4Ml