《三维设计》2014新课标高考物理一轮总复习课件第十三章 动量第1单元 动量守恒定律及其应用(53张ppt).ppt
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1、想一想,动量 动量变化量 动量守恒定律,如图1311所示,质量为M的物 体静止在光滑的水平面上,质量为m的小球以初速度v0水平向右碰撞物体M,结果小球以大小为v1的速度被水平反弹,物体M的速度为v2,取向右为正方向,则物体M动量的变化量为多少?小球m的动量变化量为多少?m和M组成的系统动量守恒吗?若守恒,请写出其表达式。,图1311,提示 物体M动量的变化量为Mv2,m动量的变化量为(mv1mv0),因m和M组成的系统合外力为零,故此系统动量守恒,表达式为:mv0Mv2mv1。,记一记,1动量 (1)定义:物体的 与 的乘积。 (2)公式: 。 (3)单位: 。符号:kgm/s。 (4)意义:
2、动量是描述物体 的物理量,是矢量,其方向与 的方向相同。 2动量变化 (1)定义:物体的末动量p与初动量p的差。 (2)定义式: 。 (3)矢量性:动量变化是矢量,其方向与物体的速度变化的方向 。,速度,pmv,千克米/秒,运动状态,速度,ppp,相同,质量,3动量守恒定律 (1)内容:如果系统不受外力,或者所受外力的合力为零,这个系统的总动量 。 (2)常用的四种表达形式: pp:即系统相互作用前的总动量p和相互作用后的总动量p大小 ,方向 。 ppp0:即系统总动量的 为零。 p1p2:即相互作用的系统内的两部分物体,其中一部分动量的 等于另一部分动量 。,保持不变,相等,相同,增量,增加
3、量,减少量, ,即相互作用前后系统内各物体的动量都在同一直线上时,作用前总动量与作用后总动量相等。 (3)常见的几种守恒形式及成立条件: 理想守恒:系统 或所受外力的 为零。 近似守恒:系统所受外力虽不为零,但内力 外力。 分动量守恒:系统所受外力虽不为零,但在某方向上合力为零,系统在该方向上 。,m1v1m2v2m1v1m2v2,不受外力,合力,远大于,动量守恒,试一试 1把一支弹簧枪水平固定在小车上,小车放在光滑水 平地面上,枪射出一颗子弹时,关于枪、弹、车,下列说法正确的是 ( ) A枪和弹组成的系统动量守恒 B枪和车组成的系统动量守恒 C枪弹和枪筒之间的摩擦力很小,可以忽略不计, 故二
4、者组成的系统动量近似守恒 D枪、弹、车三者组成的系统动量守恒,解析:内力、外力取决于系统的划分。以枪和弹组成系统,车对枪的作用力是外力,系统动量不守恒,枪和车组成的系统受到系统外子弹弹力对枪的作用力,系统动量不守恒。枪弹和枪筒之间的摩擦力属于内力,但枪筒受到车的作用力,属于外力,故二者组成的系统动量不守恒。枪、弹、车组成的系统所受合外力为零,系统的动量守恒,故D正确。 答案:D,碰撞、爆炸与反冲,想一想,质量为m、速度为v的A球跟质量为3m且静止的B球发生正碰。碰撞可能是弹性的,也可能是非弹性的,因此,碰撞后B球的速度可能有不同的值。请你分析:碰撞后B球的速度可能是以下值吗? (1)0.6v
5、(2)0.4v (3)0.2v,记一记,1碰撞 (1)碰撞现象:两个或两个以上的物体在相遇的 时间内产生 的相互作用的过程。 (2)碰撞特征: 作用时间 。 作用力变化 。 内力 外力。 满足 。,极短,非常大,短,快,远大于,动量守恒,(3)碰撞的分类及特点: 弹性碰撞:动量 ,机械能 。 非弹性碰撞:动量 ,机械能 。 完全非弹性碰撞:动量 ,机械能损失 。 2爆炸现象 爆炸过程中内力远大于外力,爆炸的各部分组成的系统总动量 。 3反冲运动 (1)物体的不同部分在内力作用下向 方向运动的现象。 (2)反冲运动中,相互作用力一般较大,通常可以用 来处理。,守恒,守恒,守恒,不守恒,守恒,最多
6、,守恒,相反,守恒定律,动量,试一试 2一小型爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆 炸,所有碎片均沿钢板上方的圆锥面(圆锥的顶点在爆炸装置处)飞开。在爆炸过程中,下列关于爆炸装置的说法中正确的是 ( ) A总动量守恒 B机械能增大 C水平方向动量守恒 D竖直方向动量守恒,解析:爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆炸,与钢板间产生巨大的相互作用力,这个作用力将远远大于它所受到的重力,所以爆炸装置的总动量是不守恒的。但由于钢板对爆炸装置的作用力是竖直向上的,因此爆炸装置在竖直方向动量不守恒,而在水平方向动量是守恒的。爆炸时,化学能转化为机械能,因此,机械能增大,故B、C正确。 答案:BC,动量
7、守恒定律的应用,1.动量守恒的“四性” (1)矢量性:表达式中初、未动量都是矢量,需要首先选取正方向,分清各物体初末动量的正、负。 (2)瞬时性:动量是状态量,动量守恒指对应每一时刻的总动量都和初时刻的总动量相等。 (3)同一性:速度的大小跟参考系的选取有关,应用动量守恒定律,各物体的速度必须是相对同一参考系的速度。一般选地面为参考系。 (4)普适性:它不仅适用于两个物体所组成的系统,也适用于多个物体组成的系统;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。,2应用动量守恒定律解题的步骤,例1 (2012山东高考)光滑水平轨道上有三个木块A、B、C,质量分别为mA3m、mBmCm,
8、开始时B、C均静止,A以初速度v0向右运动,A与B相撞后分开,B又与C发生碰撞并粘在一起,此后A与B间的距离保持不变。求B与C碰撞前B的速度大小。,图1312,审题指导 A、B、C三个木块相互碰撞结束后,A与B间距保持不变,说明最终A、B、C三个木块的速度相同。,(1)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,因此应用动量守恒解决问题时,一定要明确哪些物体组成的系统在哪个过程中动量是守恒的。 (2)注意挖掘题目中的隐含条件,这是解题的关键,如本例中,撞后A、B间的距离不变的含义是碰后A、B的速度相同。,碰撞问题分析,1.分析碰撞问题的三个依据 (1)动量守恒,即p1p2p1p2
9、。,(3)速度要合理。 碰前两物体同向,则v后v前;碰后,原来在前的物体速度一定增大,且v前v后。 两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不可能都不改变。,结论: (1)当m1m2时,v10,v2v1,两球碰撞后交换了速度。 (2)当m1m2时,v10,v20,碰撞后两球都向前运动。 (3)当m10,碰撞后质量小的球被反弹回来。,例2 如图1313所示,A、B、 C三个木块的质量均为m。置于光滑的水 平面上,B、C之间有一轻质弹簧,弹簧的两端与木块接触而不固连,将弹簧压紧到不能再压缩时用细线把B和C紧连,使弹簧不能伸展,以至于B、C可视为一个整体,现A以初速v0沿B、C的连线方向朝B运动,与B相
10、碰并粘合在一起,以后细线突然断开,弹簧伸展,从而使C与A、B分离,已知C离开弹簧后的速度恰为v0,求弹簧释放的势能。,图1313,审题指导 第一步:抓关键点,弹簧伸展以后,A、B的速度也相同,A与B相碰并粘合在一起,A与B碰后,A、B、C三者速度相同,B、C可视为一个整体,A、B、C组成的系统动量守恒,光滑的水平面,获取信息,关键点,第二步:找突破口 要求弹簧释放的势能A、B、C系统增加的机械能利用动量守恒定律确定A、B、C在弹簧伸展前的速度利用动量守恒定律确定A、B、C在弹簧伸展后的速度。 尝试解题 设碰后A、B和C的共同速度大小为v,由动量守恒有mv03mv 设C离开弹簧时,A、B的速度大
11、小为v1,由动量守恒有 3mv2mv1mv0,含有弹簧的碰撞问题,在碰撞过程中系统的机械能也不一定守恒,如本例中,弹簧伸展之前,A与B碰撞的过程为完全非弹性碰撞,但在碰撞结束后,弹簧伸展的过程中,系统的动量和机械能均守恒。,动量守恒定律与能量的综合问题,例3 (2012新课标全国高考)如图 1314,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。,图1314,
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