物理选择性必修 第一册第一章 动量守恒定律5 弹性碰撞和非弹性碰撞说课ppt课件

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1.研究对象:相互作用的物体组成的系统(1)系统:相互作用的几个物体所组成的整体。(2)内力:系统内各物体之间的相互作用力。(3)外力:系统外其他物体对系统的作用力。
2.对“系统的总动量保持不变”的四点理解(1)系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和。(2)总动量保持不变指的是大小和方向始终不变。(3)系统的总动量保持不变,但系统内每个物体的动量可能在不断变化。(4)系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等,不能误认为只是始、末两个状态的总动量相等。3.动量守恒定律的三种表达式(1)p=p'或m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'(系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p',大小相等,方向相同)。(2)Δp1=-Δp2或m1Δv1=-m2Δv2(系统内一个物体的动量变化量与另一物体的动量变化量等大反向)。(3)Δp=p'-p=0(系统总动量的变化量为零)。
【例题1】 (2024江苏苏州一中高二期末)烟花爆竹中的“二踢脚”(双响爆竹)在地面点燃炸响后直飞升空,在高空再炸响一声。设质量为3m的“二踢脚”在地面炸响后(不考虑质量变化)获得初速度v0,竖直升空到速度为零时再次炸响,分裂成质量之比为2∶1的两块,小块碎片获得水平速度v。已知当地的重力加速度为g,不计空气阻力,下列说法正确的是(　　)A.“二踢脚”上升的高度为B.高空再次炸响后,大块碎片获得的速度为2vC.高空分裂后,大块碎片先落地D.落地后,两块碎片之间的距离为
对点演练1.(多选)(2024山东临沂一中高二期末)如图所示,水平面上O点的正上方有一个静止物体P,炸成两块a、b水平飞出,分别落在A点和B点,且OA>OB。若爆炸时间极短,空气阻力不计,则(　　)A.落地时a的速度大于b的速度B.落地时a的速度小于b的速度C.爆炸过程中a增加的动能大于b增加的动能D.爆炸过程中a增加的动能小于b增加的动能
解析 物体P爆炸生成a、b两块的过程中在水平方向动量守恒,则mava-mbvb=0,即pa=pb,由于下落过程是平抛运动,由OA>OB可知va>vb,因此maEkb,C正确,D错误;由于va>vb,而下落过程中a、b在竖直方向的速度增量为gt是相等的,因此落地时仍有va'>vb',A正确,B错误。
1.人船模型问题的特征两个原来静止的物体发生相互作用时,若所受外力的矢量和为零,则动量守恒。在相互作用的过程中,任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比。这样的问题归为人船模型问题。
2.处理人船模型问题的关键(1)利用动量守恒,确定两物体的速度关系,再确定两物体通过的位移的关系。由于动量守恒,所以任意时刻系统的总动量为零,即m1v1=m2v2(v1、v2为两物体的瞬时速率),表明任意时刻的瞬时速率都与各物体的质量成反比;所以全过程的平均速度也与质量成反比,即 ,进而可得两物体的位移大小与各物体的质量成反比,即m1x1=m2x2。(2)解题时要画出各物体的位移关系草图,构建物体对地位移与相对位移的关系方程。(3)适用条件①系统由两个物体组成且相互作用前静止,系统总动量守恒且为0。②在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒,注意两物体的位移是相对同一参考系的位移。
方法技巧　人船模型问题中,两物体的运动特点是人走船行、人停船停、人快船快、人慢船慢。
【例题2】 (2024山东日照一中高二月考)如图所示,长为l、质量为m'的小船停在静水中,一个质量为m的人站在船头,若不计水的阻力,当人从船头走到船尾的过程中,小船和人对地的位移各是多少?
解析 人和小船组成的系统在水平方向不受外力,动量守恒。假设某一时刻小船和人对地的速度分别为v1、v2,由于系统原来处于静止状态,因此0=m'v1-mv2即mv2=m'v1由于相对运动过程中的任意时刻,人和小船的速度都满足上述关系,故它们在这一过程中平均速率也满足这一关系,即等式两边同乘以运动的时间t,得又因x1+x2=l,
教你破题获取题干关键信息不计水的阻力↓判断人和船组成的系统动量守恒↓人从船头走向船尾,人走船走,人停船停,人和船的位移大小之和等于船长↓应用动量守恒定律列方程
3.画草图解题时要画出各物体的位移关系草图,找出各长度间的关系,注意两物体的位移是相对同一参考系的位移。
对点演练2.有一只小船停靠在湖边码头,小船又窄又长(比人重)。一位同学想用一个卷尺粗略测量它的质量。他进行了如下操作:首先将船平行于码头岸边自由停泊,人轻轻从船尾上船,走到船头停下,而后轻轻下船。用卷尺测出船后退的距离d,然后用卷尺测出船长L。已知他的自身质量为m,水的阻力不计,则船的质量为(　　)
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1.一弹丸在飞行到距离地面5 m高时仅有水平速度v0=2 m/s,爆炸成为甲、乙两块水平飞出,甲、乙的质量比为3∶1。不计质量损失,重力加速度g取10 m/s2。则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是(　　)
2.(爆炸)(多选)(2024山西大同高三期末)如图所示,光滑的水平地面上有木板C,mC=4 kg,C板上表面粗糙,A、B两个物体紧挨在一起,初始A、B和C三个物体均处于静止状态,mA=1 kg,mB=2 kg。A、B间夹有少量火药,某时刻火药爆炸,瞬间释放了E=27 J的能量并全部转化为A和B的动能,使A、B分别水平向左、向右运动起来,C板足够长,以下结论正确的是(　　)
A.爆炸后瞬间A、B速度大小vA=2vBB.若A、B与木板C上表面间的动摩擦因数相同,则爆炸后A、B组成的系统动量守恒C.若A、B与木板C上表面间的动摩擦因数不相同,则爆炸后A、B、C组成的系统动量不守恒D.整个过程中A、B、C组成的系统由于摩擦产生的内能为27 J
解析 爆炸瞬间,以A、B为系统,由动量守恒定律有0=mAvA-mBvB,则mAvA=mBvB,代入数据得速度大小vA=2vB,故A正确;A、B受到的摩擦力大小不等,则A、B系统所受外力不为0,A、B系统动量不守恒,故B错误;对A、B、C整体分析,合力为零,满足A、B、C组成的系统动量守恒,故C错误;C足够长,最终A、B、C组成的系统的总动量为0,故三者最终速度也为0,即A、B动能全部转化为内能为27 J,故D正确。
3.(爆炸)(2024河北石家庄一中高二期末)质量为m的烟花弹升到最高点距离地面高度为h处爆炸成质量相等的两部分,两炸片同时落地后相距L,不计空气阻力,重力加速度为g,则烟花弹爆炸使炸片增加的机械能为(　　)
4.(人船模型)(多选)(2024福建厦门高三月考)如图所示,将一质量为m'、半径为R的光滑半圆形槽静置于光滑水平面上,今让一质量为m的小球自左侧槽口从A点由静止开始落下,则以下结论正确的是(　　)
A.小球在半圆槽内运动的全过程中,小球与半圆槽构成的系统机械能守恒B.小球在半圆槽内运动的全过程中,小球与半圆槽在水平方向动量守恒
解析 小球在半圆槽内运动的全过程中,地面和半圆槽光滑,只有小球的机械能与半圆槽的机械能之间相互转化,小球与半圆槽构成的系统机械能守恒,A正确;小球在半圆槽内运动的全过程中,地面光滑,小球与半圆槽组成的系统在水平方向所受的合外力
为零,小球与半圆槽在水平方向动量守恒,B正确;小球到达右边最高点时,设小球和半圆槽通过的水平位移大小分别为x、y,如图所示,小球和半圆槽组成的系统在水平方向上动量守恒,在运动过程中小球和半圆槽在任意时刻的水平速度满足mvm=m'vm',则有mx=m'y,根据位移关系可得x+y=2R,解得 ,小球到达右边最高点时,小球通过的水平位移是 ,C正确,D错误。
5.(人船模型)(2023河南郑州阶段练习)如图所示,一半圆槽滑块的质量为m0,半圆槽半径为R,滑块置于光滑水平桌面上,一质量为m的小智能机器人(可视为质点)置于半圆槽的A端,在无线遥控器控制下,机器人从半圆槽A端移动到B端。下列说法正确的是(　　)