2023年新教材高中物理本章小结1第1章动量守恒定律课件新人教版选择性必修第一册

这是一份2023年新教材高中物理本章小结1第1章动量守恒定律课件新人教版选择性必修第一册，共43页。
第一章　动量守恒定律本章小结构建知识网络动量守恒定律归纳专题小结专题1　动量守恒定律应用中的临界问题1．解决相互作用的物体系统的临界问题时，应处理好以下三个方面的问题：(1)寻找临界状态．看题设情境中是否有相互作用的两物体相距最近、恰好滑离、避免相碰和物体开始反向运动等临界状态．(2)挖掘临界条件．与动量相关的临界问题，临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系．2．常见类型．(1)涉及弹簧类的临界问题．对于由弹簧组成的系统，在物体间发生相互作用的过程中，当弹簧被压缩到最短或拉伸到最长时，弹簧两端的两个物体的速度必然相等．(2)涉及相互作用边界的临界问题．在物体滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的过程中，由于物体间弹力的作用，斜面在水平方向上将做加速运动，物体滑到斜面上最高点的临界条件是物体与斜面沿水平方向具有共同的速度，物体到达斜面顶端时，在竖直方向上的分速度等于零．(3)子弹打木块类的临界问题．子弹刚好击穿木块的临界条件为子弹穿出时的速度与木块的速度相同，子弹位移为木块位移与木块厚度之和．解析：设向右为正方向，两船恰好不相撞，最后具有共同速度v1，由动量守恒定律，得设人跃出甲船的速率为v2，人从甲船跃出的过程满足动量守恒定律，得专题2　碰撞问题的综合应用概述：当遇到两物体发生碰撞的问题，不管碰撞环境如何，要首先想到利用动量守恒定律．1．三种碰撞类型的特点．(1)弹性碰撞：碰撞过程中不仅动量守恒，而且机械能守恒，碰撞前后系统动能相等．同时，在碰撞问题中常做动量和动能的换算．(2)非弹性碰撞：碰撞过程中动量守恒，碰撞结束后系统动能小于碰撞前系统动能．减少的动能转化为其他形式的能量．(3)完全非弹性碰撞：碰撞过程中动量守恒，碰撞结束后两物体结合为一整体以相同的速度运动，系统动能损失最大．2．处理碰撞问题的思路．(1)对一个给定的碰撞，首先要看动量是否守恒，其次再看总动能是否变化．(2)一个符合实际的碰撞，除动量守恒外还要满足能量守恒，注意碰撞完成后不可能发生二次碰撞的速度关系判定．例2　如图所示，固定的光滑圆弧面与质量为8 kg的小车C的上表面平滑相接，圆弧面上有滑块A，在小车C的左端有一滑块B，滑块A与B的质量均为2 kg，且均可视为质点．滑块A从距小车的上表面高h＝1.25 m处由静止下滑，与B碰撞，已知碰撞过程时间极短，滑块A、B与小车C间的动摩擦因数μ均为0.5，水平地面光滑，g取10 m/s2.求：(1)滑块A与B碰撞前瞬间的速度；(2)若滑块A与B碰撞后粘在一起，则滑块A与B碰撞后瞬间的速度大小；(3)如A、B碰撞无机械能损失，则滑块A与B碰撞后瞬间A、B的速度大小(必须标明方向)；(4)若A、B碰撞无机械能损失且B最终没有从小车C上滑出，求小车C上表面的最短长度L.解析：(1)设滑块A与B碰撞前瞬间，滑块A的速度为v0，由机械能守恒定律得解得v0＝5 m/s.(2)若滑块A与B碰撞后粘在一起，设碰撞后，A、B滑块的速度为v，则mAv0＝(mA＋mB)v，解得v＝2.5 m/s.(3)设滑块A与B碰撞后瞬间，A的速度为vA，B的速度为vB，则mAv0＝mAvA＋mBvB，解得vA＝0，vB＝v0＝5 m/s.(4)设滑块B与小车C最后达到的相同速度为v′，小车C上表面的最短长度为L，则根据动量守恒定律有mBvB＝(mB＋mC)v′，根据能量守恒定律有解得L＝2 m.答案：(1)5 m/s　(2)2.5 m/s　(3)0　5 m/s　(4)2 m专题3　力学规律的选用1．解决动力学问题的三种方法．(1)力的观点：应用受力分析、运动学公式和牛顿运动定律来求解．(2)能量观点：应用动能定理和能量守恒定律求解．(3)动量观点：应用动量定理和动量守恒定律求解．2．三种方法的选择．(1)若研究的对象为一系统，且它们之间有相互作用力，一般用两个守恒定律(动量守恒定律、能量守恒定律)去解决问题．但须注意是否满足守恒的条件．(2)在涉及相对位移问题时则优先考虑能量守恒定律，即用系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量，即转变为系统内能的量．(3)在涉及碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时，必须注意到一般这些过程均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转化．这种问题由于作用时间短，故动量守恒定律一般能派上大用场．(4)如果要列出各物理量在某一时刻的关系式，可应用牛顿第二定律．(5)研究某一物体受力的持续作用发生运动状态改变时，一般用动量定理(涉及时间的问题)或动能定理(涉及位移问题)去解决问题．例3　一质量MB＝6 kg的木板B静止于光滑水平面上，质量MA＝6 kg的物块A放在B的左端，另一质量m＝1 kg的小球用长L＝0.8 m的轻绳悬挂在固定点O上，将轻绳拉直至水平位置后，由静止释放小球，小球在最低点与A发生正碰，碰后A在B上滑动，恰好未从B的右端滑出，在此过程中，由于摩擦，A、B组成的系统产生的内能E＝1.5 J，不计空气阻力，物块与小球可视为质点，g取10 m/s2，问：(1)小球与物块A碰撞前瞬间轻绳上的拉力F为多大？(2)木板B的最终速度v是多大？(3)若A、B之间的动摩擦因数μ＝0.1，则A从B的左端滑到右端所用时间t是多少？(2)物块A在木板B上滑行的过程，A、B组成的系统动量守恒，设物块A与小球碰后的瞬时速度为v1，A、B最终共同运动的速度为v，由动量守恒定律得MAv1＝(MA＋MB)v，解得v ＝0.5 m/s，v1＝1 m/s.(3)对A由动量定理有 －μMAgt＝MAv－MAv1，解得t＝0.5 s.答案：(1)30 N　(2)0.5 m/s　(3)0.5 s典练素养提升1．[物理观念](多选)(2022年海南学业考试)如图所示，光滑水平地面上有A、B两个小球，A球质量为1 kg，B球质量为2 kg，两球用轻质弹簧相连，初始状态两小球都被固定，弹簧被拉伸．某时刻释放小球B，当小球B第一次速度大小为3 m/s时，再释放小球A，此时弹簧长度仍大于原长，当小球A的速度大小为1 m/s时，弹簧刚好恢复原长．则 (　　)A．释放小球B和小球A后，A、B两球的总动能保持不变B．弹簧弹力刚好为零时，小球B的速度大小为3.5 m/sC．弹簧长度最短时，小球A的速度大小为2 m/s【答案】BCD　2．[科学态度与责任]人从高处跳到低处，为了安全，一般都是脚尖先着地，然后身体下蹲，这样做的目的是为了 (　　)A．减小着地时所受冲量B．使动量增量变得更小C．增大人对地面的压强，起到安全作用D．延长对地面的作用时间，从而减小地面对人的作用力【答案】D　【解析】人落地时从脚尖着地到脚掌全部与地面接触需要一定的时间，根据动量定理I＝Ft可知，动量变化量一定时，作用时间越长，作用力越小．3．[科学思维](多选)如图甲所示，在光滑水平面上的两小球发生正碰，小球的质量分别为m1和m2.图乙为它们碰撞前后的x－t(位移—时间)图像．已知m1＝0.1 kg.由此可以断定 (　　)A．碰前m2静止，m1向右运动B．碰后m2和m1都向右运动C．m2＝0.3 kgD．碰撞过程中系统损失了0.4 J的机械能【答案】AC　4．[科学探究] 用如图甲所示的气垫导轨来验证动量守恒定律，用频闪照相机闪光4次拍得的照片如图乙所示，已知闪光时间间隔Δt＝0.02 s，闪光本身持续时间极短，已知在这4次闪光时间内A、B均在0～80 cm 范围内，且第一次闪光时，A恰好过x＝55 cm处，B恰好过x＝70 cm处，则由图可知：(1)两滑块在x＝______cm处碰撞．(2)两滑块在第一次闪光后t＝______s时发生碰撞．(3)若碰撞过程中满足动量守恒，则A、B两滑块的质量比为_____．【答案】(1)60　(2)0.01　(3)2∶3【解析】(1)碰撞发生在第1、2两次闪光时刻之间，碰撞后B静止，故碰撞发生在x＝60 cm处．5．[科学态度与责任]如图所示，一位滑雪者沿倾角θ＝30°的山坡滑下，将他的运动看作匀加速直线运动．已知滑雪者的初速度v0＝1 m/s，在t＝5 s时间内滑下的距离x＝55 m，滑雪者与装备的总质量m＝80 kg，重力加速度g取10 m/s2.(1)求滑雪者在5 s末速度的大小v；(2)求滑雪者在下滑过程中所受阻力的大小f；(3)力在空间上的累积效应可以用功表示．力在时间上也有累积效应，可以用冲量I表示．冲量是矢量，恒力F在时间Δt内的冲量I＝FΔt，其方向与恒力F的方向相同．求滑雪者在下滑5 s的过程中，所受合力的冲量大小I合．【答案】(1)21 m/s　(2)80 N　(3)1 600 N·s【解析】(1)根据匀变速直线运动的规律解得a＝4 m/s2，v＝21 m/s.(2)根据牛顿第二定律mgsin 30°－f＝ma，解得f＝80 N.(3)设滑雪者所受重力、支持力、阻力的合力为F合．F合的冲量大小为I合＝F合t，F合＝ma，解得I合＝1 600 N·s.6．[科学思维]如图甲所示，斜面的倾角θ＝37°、斜面长L＝2 m，将质量m＝1 kg、可看作质点的小物块由斜面顶端静止释放，物块与斜面间的动摩擦因数μ 随物块到斜面顶端的距离x变化如图乙所示，其函数关系为一次函数．重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：(1)物块滑到斜面底端时的加速度大小；(2)物块在斜面上滑行时间t约为1.3 s，求物块所受摩擦力的冲量大小．【解析】(1)由图像可知当物体滑到斜面底端x＝2 m 时μ＝0.6，由牛顿第二定律有mgsin θ－μmgcos θ＝ma，(2)设物块在斜面顶端的动摩擦因数为μ0，对物块下滑过程运用动能定理有