高中物理高考 2020届高考物理一轮复习基次15动量守恒定律及其应用课件新人教版

这是一份高中物理高考 2020届高考物理一轮复习基次15动量守恒定律及其应用课件新人教版，共37页。PPT课件主要包含了-2-，知识点一，知识点二，矢量和，-Δp2，-3-，没有损失，有损失，-4-，反向冲量等内容，欢迎下载使用。

动量守恒定律1.内容如果一个系统不受外力,或者所受外力的　　　　为零,这个系统的总动量保持不变。 2.表达式(1)p=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变化量等大反向。 (4)Δp=0,系统总动量的增量为零。
m1v1'+m2v2'
碰撞、反冲、爆炸1.碰撞(1)定义:相对运动的物体相遇时,在极短的时间内它们的运动状态发生显著变化,这个过程就可称为碰撞。(2)特点:作用时间极短,内力(相互碰撞力)远　　　外力,总动量守恒。 (3)碰撞分类①弹性碰撞:碰撞后系统的总动能　。 ②非弹性碰撞:碰撞后系统的总动能　 。 ③完全非弹性碰撞:碰撞后合为一体,机械能损失　　　　。 
2.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　　 　　　,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。3.爆炸问题爆炸与碰撞类似,物体间的相互作用时间很短,作用力很大,且系统所受的外力,所以系统动量　　　　。 
动量守恒定律的理解(自主悟透)1.动量守恒的条件(1)理想守恒:系统不受外力或所受外力的矢量和为零,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,但当内力远大于外力时,系统的动量可近似看成守恒。(3)某一方向上守恒:系统在某个方向上所受外力矢量和为零时,系统在该方向上动量守恒。
2.动量守恒定律的“六种”性质
思维训练1.(2019·天津静海月考)(多选)如图所示,光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧,两手分别按住小车,使它们静止,对两车及弹簧组成的系统,下列说法正确的是 (　　)A.两手同时放开后,系统总动量始终为非零的某一数值B.先放开左手,后放开右手,动量不守恒C.先放开左手,后放开右手,总动量向右D.无论何时放手,两手放开后在弹簧恢复原长的过程中,系统总动量都保持不变,但系统的总动量不一定为零
2.从倾角为30°,长0.3 m的光滑斜面上滑下质量为2 kg的货包,掉在质量为13 kg的小车里。若小车与水平面之间的动摩擦因数μ=0.02,小车能前进多远?(g取10 m/s2)
动量守恒定律的应用(师生共研)应用动量守恒定律解题的步骤明确研究对象,确定系统的组成　　　　⇓受力分析,确定动量是否守恒　　　　⇓规定正方向,确定初、末动量　　　　⇓根据动量守恒定律,建立守恒方程　　　　⇓代入数据,求出结果并讨论说明
例题(2018·山东东营模拟)如图所示,甲、乙两名宇航员正在离空间站一定距离的地方执行太空维修任务。某时刻甲、乙都以大小为v0=2 m/s的速度相向运动,甲、乙和空间站在同一直线上且可视为质点。甲和他的装备总质量为m1=90 kg,乙和他的装备总质量为m2=135 kg,为了避免直接相撞,乙从自己的装备中取出一质量为m=45 kg的物体A推向甲,甲接住A后即不再松开,此后甲、乙两宇航员在空间站外做相对距离不变的同向运动,且安全“飘”向空间站。(设甲、乙距离空间站足够远,本题中的速度均指相对空间站的速度) (1)乙要以多大的速度v(相对于空间站)将物体A推出?(2)设甲与物体A作用时间为t=0.5 s,求甲与A的相互作用力F的大小。
思维点拨 (1)甲、乙最终速度相同,甲、乙、A组成系统动量守恒;(2)可以选择甲或A为研究对象,应用动量定理可以求出甲与A间的相互作用力。
解析 (1)以甲、乙、A三者组成的系统为研究对象,系统动量守恒,以乙运动的方向为正方向,则有m2v0-m1v0=(m1+m2)v1以乙和A组成的系统为研究对象,由动量守恒得m2v0=(m2-m)v1+mv代入数据联立解得v1=0.4 m/s,v=5.2 m/s。(2)以甲为研究对象,由动量定理得Ft=m1v1-(-m1v0),代入数据解得F=432 N。答案 (1)5.2 m/s　(2)432 N
思维训练(2018·辽宁朝阳月考)如图所示,甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m,两船沿同一直线同一方向运动,速度分别为2v0、v0。为避免两船相撞,乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船,甲船上的人将货物接住,求抛出货物的最小速度。(不计水的阻力)
解析 设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为vmin,抛出货物后船的速度为v1,甲船上的人接到货物后船的速度为v2,由动量守恒定律得12mv0=11mv1-mvmin①10m·2v0-mvmin=11mv2②为避免两船相撞应满足v1=v2③联立①②③式得vmin=4v0。答案 4v0
碰撞问题——模型建构、规范训练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.分析碰撞问题的三个依据(1)动量守恒,即p1+p2=p1'+p2'。
(3)速度要合理①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'。②两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不可能都不改变。
3.弹性碰撞的规律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
结论:(1)当m1=m2时,v1'=0,v2'=v1,两球碰撞后交换了速度。(2)当m1>m2时,v1'>0,v2'>0,并且v1'0,碰撞后质量小的球被反弹回来。
例题如图所示,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m0,三者均处于静止状态。现使A以某一速度向右运动,m和m0之间满足什么条件时,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
如果m>m0,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m=m0,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m规律总结碰撞问题的解题策略(1)抓住碰撞的特点和不同种类碰撞满足的条件,列出相应方程求解。(2)可熟记一些公式,例如“一动一静”模型中,两物体发生弹性正碰后的速度满足(3)熟记弹性正碰的一些结论,例如,当两球质量相等时,两球碰撞后交换速度;当m1≫m2,且v20=0时,碰后质量大的速率不变,质量小的速率为2v0;当m1≪m2,且v20=0时,碰后质量小的球原速率反弹。
思维训练如图所示,在光滑水平面上A、B两小球沿同一方向运动,A球的动量pA=4 kg·m/s,B球的质量mB=1 kg,速度vB=6 m/s,已知两球相碰后,A球的动量减为原来的一半,方向与原方向一致。求:(1)碰撞后B球的速度;(2)A球的质量范围。
爆炸、反冲、人船问题——模型建构1.爆炸的特点(1)动量守恒:由于爆炸是在极短的时间内完成的,发生爆炸时物体间的相互作用力远远大于受到的外力,所以在爆炸过程中,系统的总动量守恒。(2)动能增加:在爆炸过程中,由于有其他形式的能量(如化学能)转化为动能,所以爆炸前后系统的总动能增加。(3)位置不变:爆炸的时间极短,因而在作用过程中,物体产生的位移很小,一般可忽略不计,可以认为爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动。
2.反冲(1)现象:物体的不同部分在内力的作用下向相反方向运动的现象。(2)特点:一般情况下,物体间的相互作用力(内力)较大,因此系统动量往往有以下几种情况:①动量守恒;②动量近似守恒;③某一方向上动量守恒。反冲运动中机械能往往不守恒。(3)实例:喷气式飞机、火箭等都是利用反冲运动的实例。3.人船模型若系统在全过程中动量守恒,则这一系统在全过程中平均动量也守恒。 如果系统由两个物体组成,且相互作用前均静止,相互作用中均发生运动,则由
考向1　爆炸与反冲问题例1(2018·全国Ⅰ卷)一质量为m的烟花弹获得动能E后,从地面竖直升空。当烟花弹上升的速度为零时,弹中火药爆炸,将烟花弹炸为质量相等的两部分,两部分获得的动能之和也为E,且均沿竖直方向运动。爆炸时间极短,重力加速度大小为g,不计空气阻力和火药的质量。求:(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间;(2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。思维点拨 (1)烟花弹从地面开始上升的过程中做竖直上抛运动,由速度时间公式求上升的时间;(2)研究爆炸过程,由动量守恒定律和能量守恒定律结合求爆炸后瞬间两部分的速度,再由运动学求最大高度。
考向2　人船问题例2如图所示,质量m0=2 kg的滑块套在光滑的水平轨道上,质量m=1 kg的小球通过l=0.5 m的轻质细杆与滑块上的光滑轴O连接,小球和轻杆可在竖直平面内绕O轴自由转动,开始时轻杆处于水平状态,现给小球一个竖直向上的初速度v0=4 m/s,g取10 m/s2。(1)若解除对滑块的锁定,试求小球通过最高点时的速度大小;(2)在满足(1)的条件下,试求小球击中滑块右侧轨道位置点与小球起始位置点间的距离。
思维点拨 (1)解除对滑块的锁定,小球在上升过程中,因系统在水平方向上不受外力作用,所以水平方向的动量守恒;另外在上升过程中,因只有重力做功,系统的机械能守恒。联立动量守恒和机械能守恒方程求解。(2)系统水平方向的动量守恒,两个物体速度时刻满足与质量成反比的关系,在相同的时间内位移也应该满足这个比例关系,而两个物体之间的距离和为定值,故距离可求。
规律总结用人船模型解题需注意两点(1)条件①系统的总动量守恒或某一方向上的动量守恒。②构成系统的两物体原来静止,因相互作用而反向运动。③x1、x2均为沿动量方向相对于同一参考系的位移。(2)解题关键是画出草图确定初、末位置和各物体位移关系。
思维训练1.(2018·山东烟台期末)如图所示,一个倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上,斜面体质量为m0,顶端高度为h,今有一质量为m的小物体,沿光滑斜面下滑,当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时,斜面体在水平面上移动的距离是(　　)
解析 此题属人船模型问题。m与m0组成的系统在水平方向上动量守恒,设m在水平方向上对地位移为x1,m0在水平方向上对地位移为x2,因此有0=mx1-m0x2。①
2.(2018·河北邢台期末)一火箭喷气发动机每次喷出m=200 g的气体,气体离开发动机喷出时的速度v=1 000 m/s。设火箭质量m0=300 kg,发动机每秒喷气20次。(1)当第3次喷出气体后,火箭的速度为多大?(2)运动第1 s末,火箭的速度为多大?
答案 (1)2 m/s　(2)13.5 m/s