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    2024高考物理大一轮复习课件 第七章 第2讲 动量守恒定律及应用

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    这是一份2024高考物理大一轮复习课件 第七章 第2讲 动量守恒定律及应用,共60页。PPT课件主要包含了动量守恒定律及应用,碰撞问题,课时精练等内容,欢迎下载使用。
    1.理解系统动量守恒的条件.2.会应用动量守恒定律解决基本问题.3.会用动量守恒观点分析爆炸、反冲运动和人船模型.4.理解碰撞的种类及其遵循的规律.
    考点一 动量守恒定律的理解和基本应用
    考点二 爆炸、反冲运动和人船模型
    动量守恒定律的理解和基本应用
    1.内容如果一个系统不受外力,或者所受外力的    为0,这个系统的总动量保持不变.2.表达式(1)p=p′或m1v1+m2v2=        .系统相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量.(2)Δp1=   ,相互作用的两个物体动量的变化量等大反向.
    m1v1′+m2v2′
    1.只要系统所受合外力做功为0,系统动量就守恒.(  )2.系统的动量不变是指系统的动量大小和方向都不变.(  )3.若物体相互作用时动量守恒,则机械能一定守恒.(  )4.动量守恒定律的表达式m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′,一定是矢量式,应用时要规定正方向,且其中的速度必须相对同一个参考系.(  )
    1.适用条件(1)理想守恒:不受外力或所受外力的合力为零.(2)近似守恒:系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力.(3)某一方向守恒:如果系统在某一方向上所受外力的合力为零,则系统在这一方向上动量守恒.
    2.动量守恒定律的五个特性:
    例1 (2021·全国乙卷·14)如图,光滑水平地面上有一小车,一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连,另一端与滑块相连,滑块与车厢的水平底板间有摩擦.用力向右推动车厢使弹簧压缩,撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动.在地面参考系(可视为惯性系)中,从撤去推力开始,小车、弹簧和滑块组成的系统A.动量守恒,机械能守恒B.动量守恒,机械能不守恒C.动量不守恒,机械能守恒D.动量不守恒,机械能不守恒
    考向1 系统动量守恒的判断
    因为滑块与车厢水平底板间有摩擦,且撤去推力后滑块在车厢底板上有相对滑动,即摩擦力做功,而水平地面是光滑的;对小车、弹簧和滑块组成的系统,根据动量守恒和机械能守恒的条件可知撤去推力后该系统动量守恒,机械能不守恒,故选B.
    例2 如图所示,质量为0.5 kg的小球在离车底面高度20 m处以一定的初速度向左平抛,落在以7.5 m/s的速度沿光滑的水平面向右匀速行驶的敞篷小车中,小车的底面上涂有一层油泥,车与油泥的总质量为4 kg,若小球在落在车的底面之前瞬时速度是25 m/s,则当小球和小车相对静止时,小车的速度是(g=10 m/s2)A.5 m/s B.4 m/sC.8.5 m/s D.9.5 m/s
    考向2 动量守恒定律的基本应用
    例2 甲、乙两小孩各乘一辆小车在光滑的水平冰面上匀速相向行驶,速度大小均为v0=6 m/s,甲车上有质量为m=1 kg的小球若干个,甲和他的小车及小车上小球的总质量为M1=50 kg,乙和他的小车的总质量为M2=30 kg.为避免相撞,甲不断地将小球以相对地面为v′=16.5 m/s的水平速度抛向乙,且被乙接住,假如某一次甲将小球抛出且被乙接住后,刚好可保证两车不相撞.则甲总共抛出的小球个数是A.12 B.13 C.14 D.15
    考向3 动量守恒定律的临界问题
    规定甲的速度方向为正方向,两车刚好不相撞,则两车速度相等,由动量守恒定律得M1v0-M2v0=(M1+M2)v ,解得v=1.5 m/s,对甲、小车及从甲车上抛出的小球,由动量守恒定律得M1v0=(M1-n·m)v+n·mv′,解得n=15,D正确.
    爆炸、反冲运动和人船模型
    1.爆炸现象的三个规律
    2.反冲运动的三点说明
    1.发射炮弹,炮身后退;园林喷灌装置一边喷水一边旋转均属于反冲现象.(  )2.爆炸过程中机械能增加,反冲过程中机械能减少.(  )
    例4 (2023·河北省模拟)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
    例5 (2023·河南省模拟)发射导弹过程可以简化为:将静止的质量为M(含燃料)的导弹点火升空,在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体,忽略喷气过程中重力和空气阻力的影响,则喷气结束时导弹获得的速度大小是
    2.模型特点(1)两物体满足动量守恒定律:mv人-Mv船=0
    3.运动特点(1)人动则船动,人静则船静,人快船快,人慢船慢,人左船右;
    例6 (多选)如图所示,绳长为l,小球质量为m,小车质量为M,将小球向右拉至水平后放手,则(水平面光滑)A.系统的总动量守恒B.水平方向任意时刻小球与小车的动量等大反向或都 为零C.小球不能向左摆到原高度D.小车向右移动的最大距离为
    系统只是在水平方向所受的合力为零,竖直方向的合力不为零,故水平方向的动量守恒,而总动量不守恒,A错误,B正确;根据水平方向的动量守恒及机械能守恒得,小球仍能向左摆到原高度,C错误;
    小球相对于小车的最大位移为2l,根据“人船模型”,系统水平方向动量守恒,设小球水平方向的平均速度为vm,小车水平方向的平均速度为vM,mvm-MvM=0,两边同时乘以运动时间t,mvmt-MvMt=0,即mxm=MxM,又xm+xM=2l,解得小车向右移动的最大距离为   ,D正确.
    1.碰撞碰撞是指物体间的相互作用持续时间很短,而物体间相互作用力   的现象.2.特点在碰撞现象中,一般都满足内力    外力,可认为相互碰撞的系统动量守恒.
    1.碰撞前后系统的动量和机械能均守恒.(  )2.在光滑水平面上的两球相向运动,碰撞后均变为静止,则两球碰撞前的动量大小一定相同.(  )3.两球发生非弹性碰撞时,既不满足动量守恒定律,也不满足机械能守恒定律.(  )
    1.弹性碰撞的重要结论
    以质量为m1、速度为v1的小球与质量为m2的静止小球发生弹性碰撞为例,则有m1v1=m1v1′+m2v2′
    讨论:①若m1=m2,则v1′=0,v2′=v1(速度交换);②若m1>m2,则v1′>0,v2′>0(碰后两小球沿同一方向运动);当m1≫m2时,v1′≈v1,v2′≈2v1;③若m1v前,碰后原来在前的物体速度一定增大,若碰后两物体同向运动,则应有v前′≥v后′.②碰前两物体相向运动,碰后两物体的运动方向至少有一个改变.
    碰撞问题遵守的三条原则
    例8 (2022·湖南卷·4)1932年,查德威克用未知射线轰击氢核,发现这种射线是由质量与质子大致相等的中性粒子(即中子)组成.如图,中子以速度v0分别碰撞静止的氢核和氮核,碰撞后氢核和氮核的速度分别为v1和v2.设碰撞为弹性正碰,不考虑相对论效应,下列说法正确的是A.碰撞后氮核的动量比氢核的小B.碰撞后氮核的动能比氢核的小C.v2大于v1D.v2大于v0
    设中子的质量为m,则氢核的质量也为m,氮核的质量为14m,设中子和氢核碰撞后中子速度为v3,取v0的方向为正方向,
    设中子和氮核碰撞后中子速度为v4,取v0的方向为正方向,
    例9 (2023·安徽定远县第三中学模拟)如图所示,物块A的质量为m,物块B、C的质量均为M.开始时物块A、B分别以大小为2v0、v0的速度沿光滑水平轨道向右侧的竖直固定挡板运动,为保证A、B均向右运动的过程中不发生碰撞,将物块C无初速度地迅速粘在A上.B与挡板碰撞后以原速率反弹,A与B碰撞后粘在一起.
    设A、C粘在一起的共同速度大小为v1,根据动量守恒定律有2mv0=(m+M)v1,为保证A、B均向右运动的过程中不发生碰撞,应满足v1≤v0.设A、B碰撞后瞬间的共同速度大小为v2,以向右为正方向,根据动量守恒定律有(m+M)v1-Mv0=(m+2M)v2,为使B能与挡板再次碰撞,应满足v2>0,解得1≤ 5 m/s,则M

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