高中物理第一章碰撞与动量守恒章末总结课件(教科版选修3-5)

1、网络构建区碰碰撞撞与与动动量量守守恒恒基本基本概念概念冲量：冲量：IFt矢量性：矢量性：与与 的的方向一致方向一致过程量：与一段时间过程量：与一段时间对应对应动量动量pmv矢量性：矢量性：与与 的的方向相同方向相同状态量：与某一时刻或某一状态量：与某一时刻或某一位位 置对应置对应基本基本规律规律动量定理动量定理内容：物体在一个运动过程内容：物体在一个运动过程始末的始末的 等于等于它在它在这个这个过程过程中中 所所受合力的冲量受合力的冲量表达式表达式:I 或或 mvmv力力速度速度动量变化量动量变化量ppFt网络构建区碰碰撞撞与与动动量量守守恒恒基基本本规规律律动量动量守守恒恒定理定理内容：如果

2、一个系统不受外力，或者内容：如果一个系统不受外力，或者所受所受 外力外力的合力为零，这个系统的合力为零，这个系统的的 条件：条件：( (1) )不受外力；不受外力；( (2) )合外力为零合外力为零； ( (3) )内力远大于外力；内力远大于外力；( (4) )某一方向某一方向合外力合外力 为为零零表达式：表达式：pp，p0，m1v1m2v2 总动量保总动量保持不变持不变m1v1m2v2网络构建区碰撞碰撞与动与动量守量守恒恒基基本本规规律律动量动量守恒守恒定理定理应用应用碰撞碰撞弹性碰撞：动量守恒，弹性碰撞：动量守恒，动能动能 非弹性碰撞：动量守恒，总非弹性碰撞：动量守恒，总动能动能 完全非弹

3、性碰撞：机械能完全非弹性碰撞：机械能损失损失反冲及应用：火箭的反冲及应用：火箭的工作工作原理原理守恒守恒减少减少最多最多专题整合区一、一、子弹打木块模型及拓展应用子弹打木块模型及拓展应用二、二、动量和动量综合问题分析动量和动量综合问题分析三三、碰撞中的临界问题分析碰撞中的临界问题分析一、子弹打木块模型及拓展应用动量守恒定律应用中有一类典型的物理模型动量守恒定律应用中有一类典型的物理模型子弹打木块子弹打木块模型模型.此类模型的特点：此类模型的特点：1.由于子弹和木块组成的系统所受合外力为零由于子弹和木块组成的系统所受合外力为零(水平面光滑水平面光滑)，或者内力远大于外力，故系统动量守恒或者内力远

4、大于外力，故系统动量守恒.2.由于打击过程中，子弹与木块间有摩擦力的作用，故通常由于打击过程中，子弹与木块间有摩擦力的作用，故通常伴随着机械能与内能之间的相互转化，故系统机械能不守恒伴随着机械能与内能之间的相互转化，故系统机械能不守恒.系统损失的机械能等于阻力乘以相对位移，即：系统损失的机械能等于阻力乘以相对位移，即：Efx相对相对.例例1一质量为一质量为M的木块放在光滑的水平面上，一质量的木块放在光滑的水平面上，一质量为为m的子弹以初速度的子弹以初速度v0水平飞来打进木块并留在其中，水平飞来打进木块并留在其中，设相互作用力为设相互作用力为f.求：求：(1)子弹、木块相对静止时的速度子弹、木块

5、相对静止时的速度v为多少为多少？解析解析由动量守恒得：由动量守恒得：mv0(Mm)v，子弹与木块相，子弹与木块相对静止时的共同速度为：对静止时的共同速度为：v v0.答案答案v0(2)系统损失的机械能、系统增加的内能分别为多少系统损失的机械能、系统增加的内能分别为多少？解析解析系统损失的系统损失的机械能机械能Ek mv (Mm)v2得：得：Ek由能量守恒定律得由能量守恒定律得系统增加的内能系统增加的内能QEk答案答案(3)子弹打进木块的深度子弹打进木块的深度l深深为多少？为多少？解析解析方法一：对子弹利用方法一：对子弹利用动能定理动能定理得得fx1 mv2 mv所以所以x1同理对木块有：同理对

6、木块有：fx2 Mv2故木块发生的位移为故木块发生的位移为x2 .子弹打进木块的深度为：子弹打进木块的深度为：l深深x1x2方法二：对系统根据能量守恒定律，得：方法二：对系统根据能量守恒定律，得：fl深深 mv (Mm)v2得：得：l深深l深深即是子弹打进木块的深度即是子弹打进木块的深度.答案答案例例2如图如图1所示，有一质量为所示，有一质量为M的木板的木板(足足够够长长)静止在光滑的水平面上，一质量为静止在光滑的水平面上，一质量为m的的小铁块以初速度小铁块以初速度v0水平滑上木板的左端，小铁块与木水平滑上木板的左端，小铁块与木板之间的动摩擦因数为板之间的动摩擦因数为，试求小铁块在木板上相对木

7、，试求小铁块在木板上相对木板滑动的过程中，若小铁块恰好没有滑离木板，则木板滑动的过程中，若小铁块恰好没有滑离木板，则木板的长度至少为多少？板的长度至少为多少？图图1解析解析此题为另类的此题为另类的“子弹打木块子弹打木块”的模型，即把小铁的模型，即把小铁块类似于有初动量的块类似于有初动量的“子弹子弹”，以小铁块和木板为一个，以小铁块和木板为一个系统，系统动量守恒系统，系统动量守恒.在在达到共同速度的过程中，达到共同速度的过程中，m给给M一个向右的滑动摩擦力一个向右的滑动摩擦力fmg，M向右做匀加速运动向右做匀加速运动；M给给m一个向左的滑动摩擦力一个向左的滑动摩擦力fmg，m向右做匀减速向右做匀

8、减速直线运动，直线运动，m相对相对M向右运动，最后两者达到共同速度向右运动，最后两者达到共同速度.由动量守恒得由动量守恒得：mv0(Mm)v，得，得v .设木板长至少为设木板长至少为l，由能量守恒定律得由能量守恒定律得QmglEk mv (Mm)v2所以所以l .答案答案返回返回二、动量和能量综合问题分析动量和能量综合问题往往涉及的物体多、过程多、题动量和能量综合问题往往涉及的物体多、过程多、题目综合性强，解题时要认真分析物体间相互作用的过目综合性强，解题时要认真分析物体间相互作用的过程，将过程合理分段，明确在每一个子过程中哪些物程，将过程合理分段，明确在每一个子过程中哪些物体组成的系统动量守

9、恒，哪些物体组成的系统机械能体组成的系统动量守恒，哪些物体组成的系统机械能守恒，然后针对不同的过程和系统，选择动量守恒定守恒，然后针对不同的过程和系统，选择动量守恒定律或机械能守恒定律或能量守恒定律列方程求解律或机械能守恒定律或能量守恒定律列方程求解.例例3如图如图2所示，所示，A为一具有光滑曲面为一具有光滑曲面的的固定固定轨道，轨道底端是水平的，质量轨道，轨道底端是水平的，质量M40 kg的小车的小车B静止于轨道右侧，其板与静止于轨道右侧，其板与轨轨道道底端靠近且在同一水平面上，一个质量底端靠近且在同一水平面上，一个质量m20 kg的物体的物体C以以2.0 m/s的初速度从轨道顶端滑下，冲上

10、小车的初速度从轨道顶端滑下，冲上小车B后经一后经一段时间与小车相对静止并继续一起运动段时间与小车相对静止并继续一起运动.若轨道顶若轨道顶端与底端端与底端水平面的高度差水平面的高度差h为为0.8 m，物体与小车板面间的动摩擦因，物体与小车板面间的动摩擦因数数为为0.40,小车小车与水平面间的摩擦忽略与水平面间的摩擦忽略不计不计,(取取g10 m/s2)求：求：图图2(1)物体与小车保持相对静止时的速度；物体与小车保持相对静止时的速度；解析解析物体下滑过程机械能守恒，但动量不守恒，即物体下滑过程机械能守恒，但动量不守恒，即有：有：mgh mv mv ，得得v2 2 m/s在物体在物体C冲上小车冲上

11、小车B到与小车相对静止的过程中，两者到与小车相对静止的过程中，两者组成的系统动量守恒组成的系统动量守恒，即有：即有：mv2(mM)v，得：得：v m/s m/s答案答案 m/s(2)物体冲上小车后相对于小车板面滑动的距离物体冲上小车后相对于小车板面滑动的距离.解析解析由功能关系有：由功能关系有：mgx mv (mM)v2代入数据解得：代入数据解得：x m答案答案 m返回返回三、碰撞中的临界问题分析相互作用的两个物体在很多情况下皆可当作碰撞处理，相互作用的两个物体在很多情况下皆可当作碰撞处理，那么对相互作用中两物体相距恰那么对相互作用中两物体相距恰“最近最近”、相距恰、相距恰“最最远远”或恰上升

12、到或恰上升到“最高点最高点”等一类临界问题，求解的关等一类临界问题，求解的关键都是键都是“速度相等速度相等”.”.1.涉及弹簧类的临界问题：对于由弹簧组成的系统，在物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.涉及相互作用最大限度类的临界问题：在物体滑上斜涉及相互作用最大限度类的临界问题：在物体滑上斜面面(斜面放在光滑水平面上斜面放在光滑水平面上)的过程中，由于物体间弹力的过程中，由于物体间弹力的作用，

13、斜面在水平方向上将做加速运动，物体滑到的作用，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，物体在竖直方向上的分速度等于零有共同的速度，物体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条件为子弹穿出时的速度与木块的速度相同.4.滑块滑块木板模型的临界问题：滑块在光滑木板上滑行木板模型的临界问题：滑块在光滑木板上滑行的距离最远时，滑块和木板的速度相同的距离最远时，滑块和木板的速度相同

14、.例例4一轻质弹簧，两端各连质量均为一轻质弹簧，两端各连质量均为m的的滑块滑块A和和B，静放在光滑水平面上，滑块，静放在光滑水平面上，滑块A被被水平飞来的质量水平飞来的质量为为 、速度为速度为v0的子弹击中且没有穿的子弹击中且没有穿出出(如图如图3所示所示)，求，求：图图3(1)子弹击中滑块子弹击中滑块A的瞬间，的瞬间，A和和B的速度各多大的速度各多大；解析解析子弹击中滑块子弹击中滑块A的瞬间，时间极短，弹簧还未来的瞬间，时间极短，弹簧还未来得及发生形变，因此得及发生形变，因此vB0.子弹和滑块子弹和滑块A组成的系统动组成的系统动量守恒，机械能不守恒量守恒，机械能不守恒(因子弹和滑块因子弹和滑

15、块A间有摩擦阻力间有摩擦阻力).根据动量守恒定律得：根据动量守恒定律得： v0( m)vA，即，即vA v0.(2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能以后运动过程中弹簧的最大弹性势能.解析解析子弹射入滑块子弹射入滑块A后，滑块后，滑块A以获得的速度向右运以获得的速度向右运动，弹簧被压缩，动，弹簧被压缩，A、B分别受到方向相反的弹力作用，分别受到方向相反的弹力作用，A做减速运动，做减速运动，B做加速运动，在两者速度达到相等前，做加速运动，在两者速度达到相等前，弹簧一直被压缩，在两者速度相等时，弹簧弹性势能弹簧一直被压缩，在两者速度相等时，弹簧弹性势能最大最大. v0(m m)v，则则v v0，Ep

16、 (m)v (m m)v2 mv .答案答案见见解析解析返回返回自我检测区123412341.一炮艇总质量为一炮艇总质量为M，以速度，以速度v0匀速行驶，从艇上以相匀速行驶，从艇上以相对海岸的水平速度对海岸的水平速度v沿前进方向射出一质量为沿前进方向射出一质量为m的炮弹，的炮弹，发射炮弹后艇的速度为发射炮弹后艇的速度为v，若不计水的阻力，则下列，若不计水的阻力，则下列各关系式中正确的是各关系式中正确的是_.(填选项前的编号填选项前的编号)Mv0(Mm)vmvMv0(Mm)vm(vv0)Mv0(Mm)vm(vv)Mv0Mvmv1234解析解析动量守恒定律中的速度都是相对于同一参照物的，动量守恒定

17、律中的速度都是相对于同一参照物的，题目中所给炮弹的速度题目中所给炮弹的速度v是相对于海岸的，即相对于地面是相对于海岸的，即相对于地面的，所以有：的，所以有：Mv0(Mm)vmv，故，故正确正确.答案答案12342.如图如图4所示，光滑水平面上有三个所示，光滑水平面上有三个木块木块A、B、C，质量分别为，质量分别为mAmC2m，mBm，A、B用细绳连接，中间有一压缩的弹簧用细绳连接，中间有一压缩的弹簧(弹簧弹簧与滑块不栓接与滑块不栓接).开始时开始时A、B以共同速度以共同速度v0运动，运动，C静止静止.某时刻细绳突然断开，某时刻细绳突然断开，A、B被弹开，然后被弹开，然后B又与又与C发生发生碰撞

18、并粘在一起，最终三滑块速度恰好相同，求碰撞并粘在一起，最终三滑块速度恰好相同，求B与与C碰撞前碰撞前B的速度的速度.图图41234解析解析A、B在弹力的作用下，在弹力的作用下，A减速运动，减速运动，B加速运动，加速运动，最终三者以共同的速度向右运动，最终三者以共同的速度向右运动，设共同速度为设共同速度为v，A和和B分开后，分开后，B的速度为的速度为vB，对三个，对三个木块组成的系统，整个过程总动量守恒，木块组成的系统，整个过程总动量守恒，则有则有(mAmB)v0(mAmBmC)v对对A、B两个木块，分开过程满足动量守恒，则有两个木块，分开过程满足动量守恒，则有(mAmB)v0mAvmBvB12

19、34联立以上两式可得：联立以上两式可得：B和和C碰撞前碰撞前B的速度为的速度为vB v0.答案答案 v012343.如图如图5所示，质量为所示，质量为m116 kg的平板车的平板车B原来静止在原来静止在光滑的水平面上，另一质量光滑的水平面上，另一质量m24 kg的小物体的小物体A以以5 m/s的水平速度滑向平板车的另一端，假设平板车与物的水平速度滑向平板车的另一端，假设平板车与物体间的动摩擦因数为体间的动摩擦因数为0.5，g取取10 m/s2，求：，求：图图51234(1)如果如果A不会从不会从B的另一端滑下，则的另一端滑下，则A、B的最终速度为的最终速度为多大；多大；解析解析设设A、B共同运动的速度为共同运动的速度为v，A的初速度为的初速度为v0，则则对对A、B组成的系统，由动量守恒定律可组成的系统，由动量守恒定律可得得m2v0(m1m2)v，解得：，解得：v m/s1 m/s答案答案1 m/s1234(2)要保证要保证A不滑下平板车，平板车至少要有多长不滑下平板车，平板车至少要有多长.解析解析设设A在在B上滑行的距