高考物理一轮复习第十一章动量近代物理初步第2讲动量守恒定律及其应用教案.doc
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1、- 1 - / 17【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习第十一章动量近代物理精选高考物理一轮复习第十一章动量近代物理初步第初步第 2 2 讲动量守恒定律及其应用教案讲动量守恒定律及其应用教案知识点一 系统 内力和外力1.系统:相互作用的 组成的一个整体.2.内力:系统 物体间的相互作用力.3.外力:系统 的物体对系统 的物体的作用力.答案:1.两个或多个物体 2.内部 3.以外 以内知识点二 动量守恒定律1.内容:如果一个系统 ,或者 为 0,这个系统的总动量 .2.成立条件(具备下列条件之一)(1)系统 .(2)系统所受外力的矢量和为 .3.表达式(1)pp含义:系统相互作用
2、前总动量 p 等于 总动量 p.(2)p1p2含义:相互作用的两个物体组成的系统,一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量 、 .(3)p0含义:系统 为零.(4)m1v1m2v2m1v1m2v2含义:相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量之和等于 .- 2 - / 17答案:1.不受外力 所受外力的矢量和 保持不变 2.(1)不受外力 (2)0 3.(1)相互作用后 (2)大小相等 方向相反 (3)总动量增量 (4)作用后的动量之和(1)只要系统内存在摩擦力,系统的动量就不可能守恒. ( )(2)只要系统中有一个物体具有加速度,系统的动量就不守恒.( )(3)只要系统所受的合外力为零
3、,系统的动量就守恒.( )(4)物体相互作用时动量守恒,但机械能不一定守恒.( )(5)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.( )答案:(1) (2) (3) (4) (5) 考点 对动量守恒条件的理解1.系统不受外力或系统所受外力的合力为零.2.系统所受外力的合力虽不为零,但比系统内力小很多.3.系统所受外力的合力虽不为零,但系统在某一个方向上不受外力或受到的合外力为零,则系统在该方向上的动量守恒.典例 1 (多选)如图所示,A、B 两物体质量之比mAmB32,原来静止在平板小车 C 上,A、B 间有一根被压缩的弹簧,水平地面光滑.当弹簧突然释放后,
4、则( )A.若 A、B 与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B 组成的系统动量守恒B.若 A、B 与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C 组成的系统动量守恒C.若 A、B 所受的摩擦力大小相等,A、B 组成的系统动量守恒D.若 A、B 所受的摩擦力大小相等,A、B、C 组成的系统动量守恒解析 要判断 A、B 组成的系统动量是否守恒,要先分析 A、B- 3 - / 17组成的系统受到的合外力与 A、B 之间相互作用的内力,看合外力之和是否为零,或者内力是否远远大于合外力.答案 BCD变式 1 (2017江苏苏北调研)如图所示,小车与木箱紧挨着静止放在光滑的水平冰面上,现有一男孩站在小车上
5、用力向右迅速推木箱.关于上述过程,下列说法中正确的是( )A.男孩与木箱组成的系统动量守恒B.小车与木箱组成的系统动量守恒C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒D.木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同答案:C 解析:如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为 0,那么这个系统的总动量保持不变.选项 A 中,男孩与木箱组成的系统受到小车对系统的摩擦力的作用;选项 B 中,小车与木箱组成的系统受到人对系统的力的作用;动量、动量的改变量均为矢量,选项 D 中,木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相等、方向相反.故选 C.判断系统的动量是否守恒时,要注意动量守恒的条件是系统不受外力或所受
6、的合外力为零.因此,要分清系统中的物体所受的力哪些是内力,哪些是外力.在同一物理过程中,系统的动量是否守恒,与系统的选取密切相关.考点 对动量守恒定律的理解和应用1.矢量性:动量守恒方程是一个矢量方程.对于作用前后物体的运动方向都在同一直线上的情况,应选取统一的正方向.凡是与选取正方向相同的动量为正,相反为负.若方向未知,可设为与正方向相同列动量守恒方程,通过解得的结果的正负,判定未知量的方向.- 4 - / 172.瞬时性:动量是一个瞬时量,动量守恒指的是系统任一瞬时的动量恒定.列方程 m1v1m2v2m1v1m2v2 时,等号左侧是作用前(或某一时刻)各物体的动量和,等号右侧是作用后(或另
7、一时刻)各物体的动量和.不同时刻的动量不能相加.3.相对性:由于动量大小与参考系的选取有关,所以应用动量守恒定律时,应注意各物体的速度必须是相对同一惯性系的速度.一般以地面为参考系.4.系统性:研究的对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统,而不是其中的一个物体.5.普适性:它不仅适用于宏观物体组成的系统,也适用于微观粒子组成的系统.考向 1 动量守恒定律的基本应用典例 2 人和冰车的总质量为 m 总,另有一质量为 m 的木球,m 总m312,人坐在静止于水平冰面的冰车上,以速度 v(相对于地面)将原来静止的木球沿冰面推向正前方的固定挡板,不计一切摩擦.设球与挡板碰撞时无机械能损失,人接住球后
8、再以同样的速度v(相对于地面)将球沿冰面向正前方推向挡板,求人推多少次后才不再能接到球.解析 人在接球和推球的过程中均满足动量守恒的条件,以推球的方向为正方向第一次推球,0mvm 总 v1,v1(人后退速度)球碰挡板后速度变为v,又被以 v1 后退的人接到m 总 v1mv(m 总m)v1人接球后后退速度为 v12mv m总m第二次推球,(m 总m)v1mvm 总 v2- 5 - / 17v23mv m总第二次接球,m 总 v2mv(m 总m)v2人第二次接球后后退速度 v24mv m总m第三次推球,(m 总m)v2mvm 总 v3v35mv m总第三次接球,m 总 v3mv(m 总m)v3人第
9、三次接球后后退速度 v36mv m总m综上所述,人第 n 次推球后,后退速度为 vn,球碰挡板后又以此速度滑向人,若人不再能接球,必须有 vnv,即v得出 n,即 n8.25所以人推 9 次后将不再接到球.答案 9 次考向 2 应用动量守恒定律解决人船模型问题典例 3 如图所示,物体 A 和 B 质量分别为 m2 和 m1,其水平直角边长分别为 a 和 b.A、B 之间存在摩擦,B 与水平地面无摩擦.可视为质点的 m2 与地面间的高度差为 h,当 A 由 B 顶端从静止开始滑到B 的底端时.(1)B 的水平位移是多少?(2)m2 滑到斜面底端时速度为 v2,此时 m1 的速度为 v1.则在 m
10、2下滑过程中,m2 损失的机械能为多少?解析 (1)设向右为正方向,下滑过程中 A 的速度为v2,B 的速度为 v1,对 A 和 B 组成的系统,水平方向上不受任何外力,故水平方向的动量守恒,则每时每刻都有 m1v1m2v20,- 6 - / 17则有 m1x1m2x20,由题意可知 x1x2ba,联立可得 x1.(2)根据能量守恒定律,m2 损失的机械能为 m2ghm2vm1v.答案 (1) (2)m2ghm2vm1v2 1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
11、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.考点 碰撞现象的特点和规律1.碰撞:物体间的相互作用持续时间极短,而物体间相互作用力非常大的现象.2.特点:在碰撞现象中,一般都满足内力远大于外力,可认为相互碰撞的系统动量守恒.3.分类动量是否守恒机械能是否守恒弹性碰撞守恒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最多4.碰撞现象满足的三个规律(1)动量守恒:即 p1p2p1p2.(2)动能不增加:即 Ek1Ek2Ek1Ek2,或.- 7 - / 17(3)速度要合理若碰前两物体同向运动,则应有 v 后v 前,碰后原来在前的物体速度一定
12、增大,若碰后两物体同向运动,则应有 v前v后.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.考向 1 动量守恒与弹性碰撞典例 4 (2015新课标全国卷)如图所示,在足够长的光滑水平面上,物体 A、B、C 位于同一直线上,A 位于 B、C 之间.A 的质量为 m,B、C 的质量都为 M,三者均处于静止状态.现使 A 以某一速度向右运动,求 m 和 M 之间应满足什么条件,才能使 A 只与 B、C 各发生一次碰撞.设物体间的碰撞都是弹性的.解析 A 向右运动与 C 发生第一次碰撞,碰撞过程中,系统的动量守恒、机械能守恒.设速度方向向右为正,开始时 A 的速度为v0,第一次碰撞后 C 的
13、速度为 vC1,A 的速度为 vA1,由动量守恒定律和机械能守恒定律得mv0mvA1MvC1 mvmvMv 1 2联立式得vA1v0 vC1v0 如果 mM,第一次碰撞后,A 与 C 速度同向,且 A 的速度小于 C的速度,不可能与 B 发生碰撞;如果 mM,第一次碰撞后,A 停止,C 以 A 碰前的速度向右运动,A 不可能与 B 发生碰撞;所以只需考虑mM 的情况.第一次碰撞后,A 反向运动与 B 发生碰撞.设与 B 发生碰撞后,- 8 - / 17A 的速度为 vA2,B 的速度为 vB1,同样有vA2vA12v0 根据题意,要求 A 只与 B、C 各发生一次碰撞,应有vA2vC1 联立式
14、得 m24mMM20 解得 m(2)M 另一个解 m(2)M 舍去所以,m 和 M 应满足的条件为(2)MmM. 答案 (2)MmM 考向 2 动量守恒与非弹性碰撞典例 5 如图所示,小球 a、b 用等长细线悬挂于同一固定点 O.让球 a 静止下垂,将球 b 向右拉起,使细线水平.从静止释放球 b,两球碰后粘在一起向左摆动,此后细线与竖直方向之间的最大偏角为 60.忽略空气阻力,求:(1)两球 a、b 的质量之比;(2)两球在碰撞过程中损失的机械能与球 b 在碰前的最大动能之比.解析 (1)设球 b 的质量为 m2,细线长为 L,球 b 下落至最低点,但未与球 a 相碰时的速率为 v,由机械能
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- 高考 物理 一轮 复习 第十一 章动 近代 初步 动量 守恒定律 及其 应用 教案
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