高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 章末整合课件 科教版选修35.ppt

章末整合 高中物理 选修3 5 教科版 一 动量定理及应用1 内容 物体所受合外力的冲量等于它的动量变化 2 公式 ft mv2 mv1 它为一矢量式 在一维情况时可变为代数式运算 3 研究对象是质点 它说明的是外力对时间的积累效应 应用动量定理分析或解题时 只考虑物体的初 末状态的动量 而不必考虑中间的运动过程 4 解题思路 1 确定研究对象 进行受力分析 2 确定初末状态的动量mv1和mv2 要先规定正方向 以便确定动量的正负 还要把v1和v2换成相对于同一惯性参考系的速度 3 利用ft mv2 mv1列方程求解 例1 质量为0 2kg的小球竖直向下以6m s的速度落至水平地面 再以4m s的速度反向弹回 取竖直向上为正方向 则小球与地面碰撞前后的动量变化为 kg m s 若小球与地面的作用时间为0 2s 则小球受到地面的平均作用力大小为 n 取g 10m s2 答案212 二 多过程问题中的动量守恒1 合理选择系统 由哪些物体组成 和过程 分析系统所受的外力 看是否满足动量守恒的条件 分析物体所经历的过程时 注意是否每个过程都满足动量守恒 2 合理选择初 末状态 选定正方向 根据动量守恒定律列方程 例2 2013 山东高考 如图1所示 光滑水平轨道上放置长木板a 上表面粗糙 和滑块c 滑块b置于a的左端 三者质量分别答案2m s 图1 为ma 2kg mb 1kg mc 2kg 开始时c静止 a b一起以v0 5m s的速度匀速向右运动 a与c发生碰撞 时间极短 后c向右运动 经过一段时间 a b再次达到共同速度一起向右运动 且恰好不再与c碰撞 求a与c发生碰撞后瞬间a的速度大小 解析长木板a与滑块c处于光滑水平轨道上 两者碰撞时间极短 碰撞过程中滑块b与长木板a间的摩擦力可以忽略不计 长木板a与滑块c组成的系统 在碰撞过程中动量守恒 则mav0 mava mcvc两者碰撞后 长木板a与滑块b组成的系统 在两者达到同速之前系统所受合外力为零 系统动量守恒 mava mbv0 ma mb v长木板a和滑块b达到共同速度后 恰好不再与滑块c碰撞 则最后三者速度相等 vc v联立以上各式 代入数值解得 va 2m s 例3 两块厚度相同的木块a和b 紧靠着放在光滑的水平面上 其质量分别为ma 0 5kg mb 0 3kg 它们的下底面光滑 上表 图2 面粗糙 另有一质量mc 0 1kg的滑块c 可视为质点 以vc 25m s的速度恰好水平地滑到a的上表面 如图2所示 由于摩擦 滑块最后停在木块b上 b和c的共同速度为3 0m s 求 1 当c在a上表面滑动时 c和a组成的系统动量是否守恒 c a b三个物体组成的系统动量是否守恒 2 当c在b上表面滑动时 c和b组成的系统动量是否守恒 c刚滑上b时的速度vc 是多大 答案 1 不守恒守恒 2 守恒4 2m s解析 1 当c在a上表面滑动时 由于b对a有作用力 c和a组成的系统动量不守恒 对于c a b三个物体组成的系统 所受外力的合力为零 动量守恒 2 当c在b上表面滑动时 c和b发生相互作用 系统不受外力作用 动量守恒 由动量守恒定律得 mcvc mbva mb mc vbc a b c三个物体组成的系统 动量始终守恒 从c滑上a的上表面到c滑离a 由动量守恒定律得 mcvc mcvc ma mb va 由以上两式联立解得vc 4 2m s va 2 6m s 三 动量和能量综合问题分析1 动量定理和动量守恒定律是矢量表达式 还可写出分量表达式 而动能定理和能量守恒定律是标量表达式 绝无分量表达式 2 动量守恒及机械能守恒都有条件 注意某些过程动量守恒 但机械能不守恒 某些过程机械能守恒 但动量不守恒 某些过程动量和机械能都守恒 但机械能不守恒的过程 能量仍守恒 3 当两物体相互作用后具有相同速度时 相互作用过程损失的机械能最多 例4 2013 河北石家庄高二期末 如图3所示 在一光滑的水平面上 1 弹簧具有的最大弹性势能 2 物体c的最大速度 图3 有三个质量都是m的物体 其中b c静止 中间夹着一个质量不计的弹簧 弹簧处于松弛状态 今物体a以水平速度v0撞向b 且立即与其粘在一起运动 求整个运动过程中 四 动量定理与动能定理 动量守恒定律的综合应用 例5 2014 天津卷 如图4所示 水平地面上静止放置一辆小车a 质量ma 4kg 上表面光滑 小车与地面间的摩擦力极小 可以忽略不计 可视为质点的物块b置于a的最右端 b的质量mb 2kg 现对a施加一个水平向右的恒力f 10n a运动一段时间后 小车左端固定的挡板与b发生碰撞 碰撞时间极短 碰后a b粘合在一起 共同在f的作用下继续运动 碰撞后经时间t 0 6s 二者的速度达到vt 2m s 求 图4 1 a开始运动时加速度a的大小 2 a b碰撞后瞬间的共同速度v的大小 3 a的上表面长度l 答案 1 2 5m s2 2 1m s 3 0 45m解析 1 以a为研究对象 由牛顿第二定律得f maa 代入数据解得 a 2 5m s2 2 对a b碰撞后共同运动t 0 6s的过程中 由动