高考物理總復習 第14章 動量守恒定律及其應用課件 新人教版.ppt

第十四章動量守恒定律及其應用 知識點一動量 動量守恒守律1 動量 1 定義 運動物體的質(zhì)量和的乘積 通常用p來表示 2 表達式 p 3 單位 kg m s 4 標矢性 動量是矢量 其方向和方向相同 速度 mv 速度 2 動量守恒定律 1 內(nèi)容 如果一個系統(tǒng) 或時 這個系統(tǒng)的總動量就保持不變 2 表達式 p p 系統(tǒng)相互作用前等于相互作用后的 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng) 作用前的等于作用后的 p1 p2 相互作用的兩個物體動量的增量 不受外力 所受合外力為零 總動量 總動量 動量之和 動量之和 等大反向 p 0 系統(tǒng)總動量的增量為 3 成立條件 理想守恒 系統(tǒng)不受外力或所受外力的 則系統(tǒng)動量守恒 近似守恒 系統(tǒng)受到外力的合力不為零 但當內(nèi)力外力時 系統(tǒng)的動量可看成近似守恒 分方向守恒 當某個方向上 在該方向上動量守恒 零 合力為零 遠大于 合外力為零 1 動量 動能 動量變化量的比較 2 動量守恒定律的特點 1 如圖所示 一個質(zhì)量為0 18kg的壘球 以25m s的水平速度向左飛向球棒 被球棒打擊后反向水平飛回 速度大小變?yōu)?5m s 則這一過程中動量的變化量為 a 大小為3 6kg m s 方向向左b 大小為3 6kg m s 方向向右c 大小為12 6kg m s 方向向左d 大小為12 6kg m s 方向向右 解析 選向左為正方向 則動量的變化量為 p mv1 mv0 0 18 45 kg m s 0 18 25kg m s 12 6kg m s 大小為12 6kg m s 負號表示其方向向右 故d正確 答案 d 知識點二碰撞 反沖和爆炸1 碰撞 1 概念 碰撞是指物體間的相互作用持續(xù)時間很短 而物體間相互作用力很大的現(xiàn)象 2 特點 在碰撞現(xiàn)象中 一般都滿足內(nèi)力外力 可認為系統(tǒng)的動量守恒 遠大于 2 反沖和爆炸 1 反沖現(xiàn)象原來系統(tǒng)內(nèi)物體具有相同的 發(fā)生相互作用后 系統(tǒng)因各部分的速度不再相同而的現(xiàn)象 2 爆炸問題物體間的相互作用力很大 且遠大于系統(tǒng)所受的外力 所以系統(tǒng)動量 爆炸過程中位移很小 可忽略不計 作用后從相互作用前的位置以新的動量開始運動 速度 向相反方向運動 守恒 1 碰撞現(xiàn)象滿足的規(guī)律 1 動量守恒 2 機械能不增加 3 速度要合理 若碰前兩物體同向運動 則應有v后 v前 碰后原來在前的物體速度一定增大 若碰后兩物體同向運動 則應有v前 v后 碰前兩物體相向運動 碰后兩物體的運動方向不可能都不改變 2 對反沖現(xiàn)象的三點說明 1 系統(tǒng)內(nèi)的不同部分在強大內(nèi)力作用下向相反方向運動 通常用動量守恒來處理 2 反沖運動中 由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能 所以系統(tǒng)的總機械能增加 3 反沖運動中平均動量守恒 3 爆炸現(xiàn)象的三個規(guī)律 1 動量守恒 由于爆炸是在極短的時間內(nèi)完成的 爆炸物體間的相互作用力遠遠大于受到的外力 所以在爆炸過程中 系統(tǒng)的總動量守恒 2 動能增加 在爆炸過程中 由于有其他形式的能量 如化學能 轉(zhuǎn)化為動能 所以爆炸前后系統(tǒng)的總動能增加 3 位置不變 爆炸的時間極短 因而作用過程中 物體產(chǎn)生的位移很小 一般可忽略不計 可以認為爆炸后仍然從爆炸前的位置以新的動量開始運動 2 一炮艦在湖面上勻速行駛 突然從船頭和船尾同時向前和向后發(fā)射一發(fā)炮彈 設兩炮彈質(zhì)量相同 相對于地面的速率相同 牽引力 阻力均不變 則船的動量和速度的變化是 a 動量不變 速度增大b 動量變小 速度不變c 動量增大 速度增大d 動量增大 速度減小 解析 炮艦具有一向前的動量 在發(fā)射炮彈過程中動量守恒 由于兩發(fā)炮彈的總動量為零 因而船的動量不變 又因為船發(fā)射炮彈后質(zhì)量變小 因此船的速度增大 答案 a 知識點三實驗 驗證動量守恒定律1 實驗原理在一維碰撞中 測出兩物體的質(zhì)量m1 m2和碰撞前后物體的速度v1 v2 v1 v2 找出碰撞前的動量p m1v1 m2v2及碰撞后的動量p m1v1 m2v2 看碰撞前后動量是否守恒 2 實驗器材方案一 氣墊導軌 光電計時器 天平 滑塊 兩個 重物 彈簧片 細繩 彈性碰撞架 膠布 撞針 橡皮泥 方案二 帶細線的擺球 兩套 鐵架臺 天平 量角器 坐標紙 膠布等 方案三 光滑長木板 打點計時器 紙帶 小車 兩個 天平 撞針 橡皮泥 1 實驗時應注意的幾個問題 1 前提條件 碰撞的兩物體應保證 水平 和 正碰 2 方案提醒 若利用氣墊導軌進行實驗 調(diào)整氣墊導軌時 注意利用水平儀確保導軌水平 若利用擺球進行實驗 兩小球靜放時球心應在同一水平線上 且剛好接觸 擺線豎直 將小球拉起后 兩條擺線應在同一豎直平面內(nèi) 若利用長木板進行實驗 可在長木板下墊一小木片用以平衡摩擦力 若利用斜槽進行實驗 入射球質(zhì)量要大于被碰球質(zhì)量 即 m1 m2 防止碰后m1被反彈 3 探究結(jié)論 尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變 2 對實驗誤差的分析 1 系統(tǒng)誤差 主要來源于裝置本身是否符合要求 即 碰撞是否為一維碰撞 實驗是否滿足動量守恒的條件 如氣墊導軌是否水平 兩球是否等大 長木板實驗是否平衡掉摩擦力等 2 偶然誤差 主要來源于質(zhì)量m和速度v的測量 3 減小誤差的措施 設計方案時應保證碰撞為一維碰撞 且盡量滿足動量守恒的條件 采取多次測量求平均值的方法減小偶然誤差 3 在 驗證動量守恒定律 的實驗中 裝置如圖所示 a球為入射小球 b球為被碰小球 以下說法正確的是 a 入射小球的質(zhì)量m1大于被碰小球的質(zhì)量m2b 入射小球的半徑r1大于被碰小球的半徑r2c 入射小球每次都必須從斜槽上的同一位置由靜止釋放d 斜槽末端的切線必須水平 小球放在斜槽末端處應能靜止 解析 為使碰撞后兩球均向前運動 入射小球質(zhì)量大于被碰小球質(zhì)量 a正確 為使兩球碰后速度均沿水平方向 兩球半徑均相同 且斜槽末端切線水平 b錯誤 d正確 答案 acd 2012 山東高考 光滑水平軌道上有三個木塊a b c 質(zhì)量分別為ma 3m mb mc m 開始時b c均靜止 a以初速度v0向右運動 a與b碰撞后分開 b又與c發(fā)生碰撞并粘在一起 此后a與b間的距離保持不變 求b與c碰撞前b的速度大小 解析 設a與b碰撞后 a的速度為va b與c碰撞前b的速度為vb b與c碰撞后粘在一起的速度為v 由動量守恒定律得對a b木塊 mav0 mava mbvb 對b c木塊 mbvb mb mc v 由a與b間的距離保持不變可知 應用動量守恒定律的解題步驟1 明確研究對象 確定系統(tǒng)的組成 系統(tǒng)包括哪幾個物體及研究的過程 2 進行受力分析 判斷系統(tǒng)動量是否守恒 或某一方向上是否守恒 3 規(guī)定正方向 確定初末狀態(tài)動量 4 由動量守恒定律列出方程 5 代入數(shù)據(jù) 求出結(jié)果 必要時討論說明 變式訓練 1 2012 福建高考 如圖所示 質(zhì)量為m的小船在靜止水面上以速率v0向右勻速行駛 一質(zhì)量為m的救生員站在船尾 相對小船靜止 若救生員以相對水面速率v水平向左躍入水中 則救生員躍出后小船的速率為 答案 c 8分 2011 新課標全國高考 如圖所示 a b c三個木塊的質(zhì)量均為m 置于光滑的水平面上 b c之間有一輕質(zhì)彈簧 彈簧的兩端與木塊接觸而不固連 將彈簧壓緊到不能再壓縮時用細線把b和c緊連 使彈簧不能伸展 以至于b c可視為一個整體 現(xiàn)a以初速v0沿b c的連線方向朝b運動 與b相碰并粘合在一起 以后細線突然斷開 彈簧伸展 從而使c與a b分離 已知c離開彈簧后的速度恰為v0 求彈簧釋放的勢能 設碰后a b和c的共同速度大小為v 由動量守恒定律得 3mv mv0 2分 設c離開彈簧時 a b的速度大小為v1 由動量守恒定律得 3mv 2mv1 mv0 2分 解決多物體系統(tǒng)動量守恒問題的技巧1 靈活選取系統(tǒng)的構(gòu)成 根據(jù)題目的特點可選取其中動量守恒或能量守恒的幾個物體為研究對象 不一定選所有的物體為研究對象 2 靈活選取物理過程 在綜合題目中 物體運動常有幾個不同過程 根據(jù)題目的已知 未知靈活地選取物理過程來研究 列方程前要注意鑒別判斷所選過程動量 機械能的守恒情況 變式訓練 2 2012 大綱全國高考 如圖 大小相同的擺球a和b的質(zhì)量分別為m和3m 擺長相同 并排懸掛 平衡時兩球剛好接觸 現(xiàn)將擺球a向左拉開一小角度后釋放 若兩球的碰撞是彈性的 下列判斷正確的是 a 第一次碰撞后的瞬間 兩球的速度大小相等b 第一次碰撞后的瞬間 兩球的動量大小相等c 第一次碰撞后 兩球的最大擺角不相同d 發(fā)生第二次碰撞時 兩球在各自的平衡位置 答案 ad 氣墊導軌是常用的一種實驗儀器 它是利用氣泵使帶孔的導軌與滑塊之間形成氣墊 使滑塊懸浮在導軌上 滑塊在導軌上的運動可視為無摩擦的 我們可以用帶豎直擋板c和d的氣墊導軌以及滑塊a和b來探究碰撞中不變量 如圖所示 實驗步驟如下 a 用天平分別測出滑塊a b的質(zhì)量ma mb b 調(diào)整氣墊導軌 使導軌處于水平 c 在a和b間放入一個被壓縮的輕彈簧 用電動卡銷鎖定 靜止放置在氣墊導軌上 d 用刻度尺測出滑塊a的左端至擋板c的距離l1 e 按下電鈕放開卡銷 同時使分別記錄滑塊a b運動時間的計時器開始工作 當a b滑塊分別碰撞c d擋板時停止計時 記下滑塊a b分別到達擋板c d的運動時間t1和t2 1 實驗中還應測量的物理量是 2 利用上述測量的實驗數(shù)據(jù) 得出關(guān)系式 成立 即可得出碰撞中守恒的量是mv的動量和 上式中算得的a b兩滑塊的動量大小并不完全相等 產(chǎn)生誤差的原因是 產(chǎn)生誤差的原因有 測量距離 測量時間不準確 由于氣墊導軌不水平等造成誤差 變式訓練 3 在驗證動量守恒定律的實驗中 實驗裝置的示意圖如圖所示 實驗中 入射小球在斜槽上釋放點的高低對實驗影響的說法中正確的是 a 釋放點越低 小球所受阻力越小 入射小球速度越小 誤差越小b 釋