新教科版第6章第2講動量守恒定律及其應(yīng)用課件（38張）

第2講動量守恒定律及其應(yīng)用第六章內(nèi)容索引0102強基礎(chǔ)固本增分研考點精準(zhǔn)突破強基礎(chǔ)固本增分一、動量守恒定律1.內(nèi)容

外力和內(nèi)力是相對的如果一個系統(tǒng)不受外力,或者所受外力的矢量和為0,這個系統(tǒng)的總動量保持不變。2.表達式(1)p=p',系統(tǒng)相互作用前總動量p等于相互作用后的總動量p'。(2)m1v1+m2v2=

m1v1'+m2v2'

,相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng),作用前的動量之和等于作用后的動量之和。

(3)Δp1=

-Δp2

,相互作用的兩個物體動量的變化量等大反向。

(4)Δp=0,系統(tǒng)總動量的變化量為零。3.適用條件(1)不受外力或所受外力的合力為0。(2)系統(tǒng)內(nèi)各物體間相互作用的內(nèi)力遠大于它所受到的外力。

外力的沖量忽略不計(3)如果系統(tǒng)在某一方向上所受外力的合力為0,則系統(tǒng)在該方向上動量守恒。易錯辨析·判一判(1)只要系統(tǒng)外力做功為零,系統(tǒng)動量就守恒。(

×

)(2)系統(tǒng)動量不變是指系統(tǒng)的動量大小和方向都不變。(

√

)(3)系統(tǒng)的動量守恒時,機械能也一定守恒。(

×

)(4)動量守恒定律表達式m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'一定是矢量式,應(yīng)用時一定要規(guī)定正方向,且其中的速度必須相對同一個參考系。(

√

)(5)若在光滑水平面上的兩球相向運動,碰后均變?yōu)殪o止,則兩球碰前的動量大小一定相同。(

√

)二、碰撞、反沖、爆炸1.碰撞(1)特點:作用時間極短,內(nèi)力(相互碰撞力)遠

大于

外力,總動量守恒。

(2)分類一種理想化的物理模型①彈性碰撞:碰撞后系統(tǒng)的機械能

沒有

損失。

②非彈性碰撞:碰撞后系統(tǒng)的機械能有損失。③完全非彈性碰撞:碰撞后合為一體,機械能損失最大。2.爆炸

系統(tǒng)的機械能可以增大與碰撞類似,物體間的相互作用時間很短,作用力很大,且遠大于系統(tǒng)所受的外力,所以系統(tǒng)動量

守恒

。

3.反沖(1)定義:當(dāng)物體的一部分以一定的速度離開物體時,剩余部分將獲得一個反向

沖量

,如發(fā)射炮彈、火箭等。

(2)特點:系統(tǒng)內(nèi)各物體間的相互作用的內(nèi)力遠大于系統(tǒng)受到的外力,動量守恒。易錯辨析·判一判(6)系統(tǒng)碰撞過程中,系統(tǒng)動量守恒。(

√

)(7)一個運動的小球與另一個靜止的小球碰撞,機械能可能增加。(

×

)教材情境·想一想閱讀人教版教材選擇性必修第一冊P25“做一做”,完成下面題目。氣球內(nèi)氣體向后噴出,氣球會向前運動,這是因為氣球受到(

)A.重力

B.手的推力C.空氣的浮力

D.噴出氣體對氣球的作用力提示

D研考點精準(zhǔn)突破考點一動量守恒定律的條件及應(yīng)用(師生共研)1.動量守恒的三類情形

2.動量守恒定律的六種性質(zhì)

系統(tǒng)性研究對象是相互作用的兩個或多個物體組成的系統(tǒng)條件性首先判斷系統(tǒng)是否滿足守恒條件相對性公式中v1、v2、v1'、v2'必須相對于同一個慣性系同時性公式中v1、v2是在相互作用前同一時刻的速度,v1'、v2'是相互作用后同一時刻的速度矢量性應(yīng)先選取正方向,凡是與選取的正方向一致的動量為正值,相反為負值普適性不僅適用于低速宏觀系統(tǒng),也適用于高速微觀系統(tǒng)典例1.(2023江西上饒六校聯(lián)考)如圖所示,水平氣墊導(dǎo)軌上有一滑塊,滑塊的支架上用細線懸掛一個小球。用手扶住滑塊保持靜止,并輕推小球,使小球在導(dǎo)軌所在的豎直平面內(nèi)左右擺動。在小球擺動的過程中松手讓滑塊也能自由滑動,忽略空氣阻力和摩擦力,則下列說法正確的是(

)A.松手前,滑塊和小球構(gòu)成的系統(tǒng)動量和機械能均不守恒B.松手后,滑塊和小球構(gòu)成的系統(tǒng)動量和機械能均守恒C.松手后,滑塊在導(dǎo)軌上的運動一定是左右往返滑動D.松手后,滑塊可能一直向左滑動,也可能一直向右滑動答案

D解析

松手前,滑塊和小球構(gòu)成的系統(tǒng)合外力不為零動量不守恒,除重力外,合外力做的功為零,機械能守恒,A錯誤;松手后,滑塊和小球構(gòu)成的系統(tǒng)豎直方向動量不守恒,除重力外其他力做的功為零,機械能守恒,B錯誤;由于松手后,滑塊和小球構(gòu)成的系統(tǒng)水平方向動量守恒,故系統(tǒng)始終保持松手前那一刻系統(tǒng)的速度方向一直運動下去,C錯誤,D正確。對點演練1.(多選)(2022湖南模擬預(yù)測)溜冰車是冬季最受歡迎的娛樂項目之一,冰車的鋼制滑板與冰面間的動摩擦因數(shù)很小,可近似認(rèn)為接觸面光滑。某次游戲時甲在左、乙在右,甲、乙乘坐各自的冰車一起以v0=2m/s的速度向冰面的左側(cè)壁滑行,某時刻甲用力將乙推開。再次游戲時乙在左、甲在右,二者一起再以2m/s的速度向冰面的左側(cè)壁滑行,某時刻甲再次用力將乙推開。已知甲與冰車的總質(zhì)量為m'=60kg,乙與冰車的總質(zhì)量為m=40kg,冰車與側(cè)壁的碰撞可看作彈性碰撞,下列說法正確的是(

)A.甲在左、乙在右,二者分開時只要甲的速度大小大于3m/s,乙的運動就反向B.甲在左、乙在右,若二者分開時甲的速度大小為6m/s,則甲與左側(cè)壁碰后還能與乙再次相碰C.乙在左、甲在右,若二者分開時乙的速度大小為5m/s,則甲反向運動D.乙在左、甲在右,二者分開,乙與左側(cè)壁碰后總能追上甲答案

BD解析

甲在左、乙在右,甲用力將乙推開的過程,甲、乙和兩冰車組成的系統(tǒng)動量守恒,設(shè)向左為正方向,有(m'+m)v0=m'v1+mv2,當(dāng)v2=0時得v1=m/s,所以當(dāng)分開時甲的速度大小滿足3

m/s<v1<m/s時,乙的運動方向還是向左,A錯誤;由(m'+m)v0=m'v1+mv2知,當(dāng)v1=6

m/s時v2=-4

m/s,則二者分開后,乙反向以4

m/s的速度大小運動,而甲與左側(cè)壁碰撞后速度大小不變,方向反向,甲的速度大小大于乙的速度大小,故甲還能與乙再次相碰,B正確;乙在左、甲在右,甲用力將乙推開的過程,甲、乙和兩冰車組成的系統(tǒng)動量守恒,設(shè)水平向左為正方向,有(m'+m)v0=mv4+m'v3,當(dāng)v4=5

m/s時,v3=0,甲沒有反向運動,C錯誤;若乙與左側(cè)壁碰后不能追上甲,則需滿足v4≤-v3,而因為m<m',由(m'+m)v0=mv4+m'v3可判斷v4>-v3,即乙與左側(cè)壁碰后總能追上甲,D正確?？键c二爆炸、反沖和人船模型(師生共研)1.爆炸現(xiàn)象的三個規(guī)律

動量守恒由于爆炸是在極短的時間內(nèi)完成的,爆炸物體間的相互作用力遠遠大于受到的外力,所以在爆炸過程中,系統(tǒng)的總動量守恒動能增加在爆炸過程中,由于有其他形式的能量(如化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為動能,所以爆炸后系統(tǒng)的總動能增加位置不變爆炸的時間極短,因而作用過程中,物體產(chǎn)生的位移很小,一般可忽略不計,可以認(rèn)為爆炸后仍然從爆炸前的位置以新的動量開始運動2.對反沖運動的三點說明

作用原理反沖運動是系統(tǒng)內(nèi)物體之間的作用力和反作用力產(chǎn)生的效果動量守恒反沖運動中系統(tǒng)不受外力或內(nèi)力遠大于外力,所以反沖運動遵循動量守恒定律機械能增加反沖運動中,由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機械能,所以系統(tǒng)的總機械能增加3.人船模型人船模型是動量守恒問題中典型的物理模型,其常見情境如下。典例2.(2023河北保定模擬)質(zhì)量為m的煙花彈升到距離地面高度為h處爆炸成質(zhì)量相等的兩部分,兩炸片同時落地后相距L,則煙花彈爆炸使炸片增加的機械能為(

)答案

B對點演練2.(2023天津十二區(qū)聯(lián)考)將總質(zhì)量為1.05kg的模型火箭點火升空,從靜止開始,在0.02s時間內(nèi)有50g燃氣以大小為200m/s的速度從火箭尾部噴出,且燃氣噴出過程中重力和空氣阻力可忽略。則下列說法正確的是(

)A.在燃氣噴出過程,火箭獲得的平均推力為800NB.在燃氣噴出過程,火箭獲得的平均推力為200NC.在燃氣噴出后的瞬間,火箭的速度大小約為5m/sD.在燃氣噴出后的瞬間,火箭的速度大小約為10m/s答案

D解析

由人與車組成的系統(tǒng)動量守恒,初態(tài)系統(tǒng)總動量為零,則有mv人=m'v車,若人相對車突然停止,則車也突然停止,故A錯誤;設(shè)車長為L,由m(L-x車)=m'x車,解得x車=L,車在地面上移動的位移大小與人的平均速度大小無關(guān),故D正確,B、C錯誤?？键c三碰撞模型的規(guī)律及應(yīng)用(師生共研)1.碰撞現(xiàn)象滿足的規(guī)律(1)動量守恒定律。(2)機械能不增加。(3)速度要合理。①若碰前兩物體同向運動,則應(yīng)有v后>v前,碰后原來在前的物體速度一定增大,若碰后兩物體同向運動,則應(yīng)有v前'≥v后'。②碰前兩物體相向運動,碰后兩物體的運動方向不可能都不改變。2.彈性碰撞的結(jié)論兩球發(fā)生彈性碰撞時應(yīng)滿足動量守恒和機械能守恒。以質(zhì)量為m1、速度為v1的小球與質(zhì)量為m2的靜止小球發(fā)生彈性正碰為例,則有m1v1=m1v1'+m2v2'結(jié)論:(1)當(dāng)m1=m2時,v1'=0,v2'=v1(質(zhì)量相等,速度交換);(2)當(dāng)m1>m2時,v1'>0,v2'>0,且v2'>v1'(大碰小,一起跑);(3)當(dāng)m1<m2時,v1'<0,v2'>0(小碰大,要反彈);(4)當(dāng)m1?m2時,v1'=v1,v2'=2v1(極大碰極小,大不變,小加倍);(5)當(dāng)m1?m2時,v1'=-v1,v2'=0(極小碰極大,小等速率反彈,大不變)。典例3.(2023山東濟寧曲阜模擬)研究新材料的力學(xué)性能通常需將樣品加工成球狀或塊狀與對比參照品進行碰撞實驗,通過碰撞測定其恢復(fù)系數(shù)是研究材料性能的內(nèi)容之一。正碰的恢復(fù)系數(shù)是碰撞前后兩物體沿連線方向(1)該碰撞過程的恢復(fù)系數(shù)e;(2)碰撞過程中有多少機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;(3)碰撞過程中某一時刻甲、乙兩物體形變達到最大時甲的速度。解析

(1)對于碰撞過程,根據(jù)動量守恒定律有m甲v甲0+m乙v乙0=m甲v1+m乙v2解得v2=1.5

m/s對點演練4.(2022湖南卷)1932年,查德威克用未知射線轟擊氫核,發(fā)現(xiàn)這種射線是由質(zhì)量與質(zhì)子質(zhì)量大致相等的中性粒子(即中子)組成。如圖所示,中子以速度v0分別碰撞靜止的氫核和氮核,碰撞后氫核和氮核的速度分別為v1和v2。設(shè)碰撞為彈性正碰,不考慮相對論效應(yīng),下列說法正確的是(

)A.