高考物理总复习第十三章动量近代物理初步选修第38讲动量守恒定律及其应用市赛课公开课一等奖省名师

动量近代物理初步(选修3－5)第十三章第38讲动量守恒定律及其应用1/53考纲要求考情分析命题趋势1.动量、动量定理、动量定恒定律及其应用(Ⅱ)2．弹性碰撞和非弹性碰撞(Ⅰ)·全国卷Ⅰ，35(2)·全国卷Ⅱ，35(2)·全国卷Ⅲ，35(2)·广东卷，16·重庆卷，3·全国卷Ⅰ，35(2)·全国卷Ⅰ，35(2)·全国卷Ⅲ，35(2)高考对本部分知识考查主要以选择题、计算题形式出现．高考试题往往结合碰撞等实际过程综合考查动量、动量守恒等基本概念、规律了解，利用动量和机械能知识分析较复杂运动过程等．学习中要深刻了解动量守恒定律，注意动量矢量性、瞬时性、同一性和同时性，同时注意培养建模能力和用数学知识处理物理问题能力.2/53栏目导航板块一板块二板块三板块四3/531．动量、动量改变、冲量(1)动量①定义：物体______与_______乘积．②表示式：p＝______.③方向：动量方向与_______方向相同．考点动量定理动量守恒定律质量速度mv速度4/53(2)动量改变①因为动量是矢量，动量改变量Δp也是_______，其方向与速度改变量Δv方向_______．②动量改变量Δp大小，普通用末动量p′减去初动量p进行计算，也称为动量增量．即______________.(3)冲量①定义：_______与______________乘积叫作力冲量．②公式：_______③单位：_______④方向：冲量是_______，其方向_____________________．矢量相同Δp＝p′－p力力作用时间I＝FtN·s矢量与力方向相同5/532．动量定理(1)内容：物体在一个运动过程始末______________等于它在这个过程中所受_______冲量．(2)公式：_____________________或______________.(3)动量定理了解①动量定理反应了力冲量与动量改变量之间因果关系，即外力冲量是原因，物体动量改变量是结果．②动量定理中冲量是协力冲量，而不是某一个力冲量，它能够是协力冲量，能够是各力冲量矢量和，也能够是外力在不一样阶段冲量矢量和．③动量定理表示式是矢量式，等号包含了大小相等、方向相同两方面含义．动量改变量协力mv′－mv＝F(t′－t)p′－p＝I6/533．动量守恒定律(1)定律内容：一个系统______________或者____________________________时，这个系统总动量保持不变．(2)公式表示：m1v1＋m2v2＝__________________.(3)适用条件和适用范围系统不受外力或者所受外力矢量和为_______；系统受外力，但外力远小于内力，能够忽略不计；如爆炸、碰撞等过程，能够近似认为系统动量守恒．系统在某一个方向上所受合外力为零，则该方向上______________．全过程某一阶段系统受合外力为零，则该阶段系统动量守恒．不受外力所受外力协力为零m1v1′＋m2v2′零动量守恒7/534．动量守恒定律应用(1)碰撞①碰撞现象两个或两个以上物体在相遇_______时间内产生_________相互作用过程．②碰撞特征a．作用时间_______．b．作用力改变_______．c．内力_________外力．d．满足___________极短非常大短快远大于动量守恒8/53③碰撞分类及特点a．弹性碰撞：动量_______守恒，机械能_______守恒．b．非弹性碰撞：动量_______守恒，机械能_______不守恒．c．完全非弹性碰撞：动量_______守恒，机械能损失_______最多．(2)爆炸现象爆炸过程中内力远大于外力，爆炸各部分组成系统总动量_______守恒．(3)反冲运动①物体在内力作用下分裂为两个不一样部分而且这两部分向_______相反方向运动现象．②反冲运动中，相互作用力普通较大，通常能够用_______动量定律来处理．9/531．判断正误(1)动量越大物体，其质量越大．(

)(2)两物体动能相等，动量一定相等．(

)(3)物体所受协力不变，则动量也不改变．(

)(4)物体沿水平面运动，重力不做功，其冲量为零．(

)(5)物体所受协力冲量方向与物体动量改变方向相同．(

)××××√10/53(6)系统动量守恒时，机械能也一定守恒．(

)(7)若在光滑水平面上两球相向运动，碰后均变为静止，则两球碰前动量大小一定相同．(

)(8)动量定理中冲量是协力冲量，而I＝Ft中力能够是协力也能够是某个力．(

)×√√11/532．(冲量、动量定理)篮球运动员通常伸出双手迎接传来篮球．接球时，两手随球快速收缩至胸前．这么做能够()A．减小球对手冲量 B．减小球对手冲击力C．减小球动量改变量 D．减小球动能改变量3．(多项选择)(动量守恒定律成立条件)木块a和b用一根轻弹簧连起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上．在b上施加向左水平力使弹簧压缩，如图所表示．当撤去外力后，以下说法中正确是(

)A．a未离开墙壁前，a和b系统动量守恒B．a未离开墙壁前，a和b系统动量不守恒C．a离开墙后，a和b系统动量守恒D．a离开墙后，a和b系统动量不守恒BBC12/53应用动量定了解题方法在应用动量定了解题时，一定要对物体认真进行受力分析，不可有力遗漏；建立方程时要事先选定正方向，确定力与速度符号．对于变力冲量，往往经过动量定理来计算，只有当相互作用时间Δt极短时，且相互作用力远大于重力时，才可舍去重力．13/531．动量定理(1)内容：物体在一个过程始末动量改变量等于它在这个过程中所受力冲量．(2)表示式：Ft＝mv′－mv或I＝p′－p，I＝Δp.(3)了解：①表示式是一矢量式，它包含了大小和方向两重含义．其中F指物体所受协力．②因果关系：合外力冲量是引发物体动量改变原因．一动量定理及其应用14/532．应用动量定了解题步骤(1)确定研究对象：能够是单个物体，也能够是几个物体组成系统．(2)进行受力分析：分析研究对象以外物体施加给研究对象力．(3)分析运动过程，选取正方向，确定初、末状态动量以及整个过程协力冲量．(4)列方程：依据动量定理列方程求解．15/533．应用动量定理注意事项(1)动量定理表明冲量既是物体动量发生改变原因，又是物体动量改变量度．这里所说冲量是物体所受协力冲量(或者说是物体所受各外力冲量矢量和)．(2)动量定理研究对象是一个质点(或可视为一个物体系统)．(3)动量定理是过程定理，解题时必须明确过程及初末状态动量．(4)动量定理表示式是矢量式，在一维情况下，各个矢量必须选一个统一正方向．16/53动量定理两个主要应用1．应用I＝Δp求变力冲量假如物体受到大小或方向改变力作用，则不能直接用I＝Ft求变力冲量，能够求出该力作用下物体动量改变Δp，等效代换变力冲量I.2．应用Δp＝FΔt求动量改变比如，在曲线运动中，速度方向时刻在改变，求动量改变(Δp＝p2－p1)需要应用矢量运算方法，计算比较复杂，假如作用力是恒力，能够求恒力冲量，等效代换动量改变．17/53[例1](·吉林长春质检)有一个质量为0.5kg篮球从h＝0.8m高度落到水平地板上，每弹跳一次上升高度总等于前一次0.64倍，且每次球与地面接触时间相等，空气阻力不计，与地面碰撞时，篮球重力可忽略．(重力加速度g取10m/s2)(1)第一次球与地板碰撞，地板对球冲量为多少？(2)相邻两次球与地板碰撞平均冲力大小之比是多少？18/53(2)第二次碰前瞬时速度和第二次碰后瞬时速度关系为v2＝0.8v1＝0.82v0设两次碰撞中地板对球平均冲力分别为F1、F2，选向上为正方向，由动量定理有F1t＝mv1－(－mv0)＝1.8mvF2t＝mv2－(－mv1)＝1.8mv1＝1.44mvF1∶F2＝5∶4答案：

(1)3.6N·s

(2)5∶419/531．动量守恒定律“五性”二动量守恒定律应用条件性首先判断系统是否满足守恒条件(协力为零)相对性公式中v1、v2、v1′、v2′必须相对于同一个惯性系同时性公式中v1、v2是在相互作用前同一时刻速度，v1′、v2′是相互作用后同一时刻速度矢量性应先选取正方向，凡是与选取正方向一致动量为正值，相反为负值普适性不但适适用于低速宏观系统，也适适用于高速微观系统20/532．应用动量守恒定律时注意事项(1)动量守恒定律研究对象都是相互作用物体组成系统．系统动量是否守恒，与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系．(2)分析系统内物体受力时，要搞清哪些力是系统内力，哪些力是系统外物体对系统作用力．21/53动量守恒定律解题基本步骤1．明确研究对象，确定系统组成(系统包含哪几个物体及研究过程)；2．进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或某一方向上动量是否守恒)；3．要求正方向，确定初、末状态动量；4．由动量守恒定律列出方程；5．代入数据，求出结果，必要时讨论说明．22/53[例2](·湖北黄石模拟)如图所表示，质量为m＝245g物块(可视为质点)放在质量为M＝0.5kg木板左端，足够长木板静止在光滑水平面上，物块与木板间动摩擦因数为μ＝0.4.质量为m0＝5g子弹以速度v0＝300m/s沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短)，g取10m/s2，子弹射入后，求：(1)物块相对木板滑行时间；(2)物块相对木板滑行位移．23/5324/53答案：

(1)1s

(2)3m25/531．对碰撞了解(1)发生碰撞物体间普通作用力很大，作用时间很短(弹簧类碰撞除外)；各物体作用前后各自动量改变显著；物体在作用时间内位移普通可忽略(弹簧类碰撞除外)．(2)即使碰撞过程中系统所受协力不等于零，因为内力远大于外力，作用时间又很短，故外力作用可忽略，认为系统动量是守恒．(3)若碰撞过程中没有其它形式能转化为机械能，则系统碰撞后总机械能不可能大于碰撞前系统总机械能．三碰撞问题26/532．物体碰撞是否为弹性碰撞判断弹性碰撞是碰撞过程中无机械能损失碰撞，遵照规律是动量守恒定律和机械能守恒定律，确切地说是碰撞前后系统动量守恒，动能不变．(1)题目中明确告诉物体间碰撞是弹性碰撞．(2)题目中明确告诉是弹性小球、光滑钢球或分子(原子等微观粒子)碰撞，都是弹性碰撞．27/5328/5329/53[思维导引]

A、B两小球动量大小分别为5kg·m/s和7kg·m/s有几个情况？C30/5331/5332/5333/531．爆炸特点(1)动量守恒：因为爆炸是在板短时间内完成，发生爆炸时物体间相互作用力远远大于受到外力，所以在爆炸过程中，系统总动量守恒．(2)动能增加：在爆炸过程中，因为有其它形式能量(如化学能)转化为动能，所以爆炸前后系统总动能增加．(3)位置不变：爆炸时间极短，因而在作用过程中，物体产生位移很小，普通可忽略不计，能够认为爆炸后依然从爆炸前位置以新动量开始运动．四爆炸和反冲“人船模型”34/5335/53利用人船模型解题需注意两点(1)条件①系统总动量守恒或某一方向上动量守恒．②组成系统两物体原来静止，因相互作用而反向运动．③x1、x2均为沿动量方向相对于同一参考系位移．(2)解题关键是画出初、末位置，确定各物体位移关系．36/53[例4](·重庆卷)一弹丸在飞行到距离地面5m高时仅有水平速度v＝2m/s，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙质量比为3∶1.不计质量损失，重力加速度g取10m/s2，则以下图中两块弹片飞行轨迹可能正确是()B37/5338/531．如图所表示，A、B两物体质量之比mA∶mB＝3∶2，原来静止在平板小车C上．A、B间有一根被压缩弹簧，地面光滑，当弹簧突然释放后，则以下说法中不正确是()A．若A、B与平板车上表面间动摩擦因数相同，A、B组成系统动量守恒B．若A、B与平板车上表面间动摩擦因数相同，A、B、C组成系统动量守恒C．若A、B所受摩擦力大小相等，A、B组成系统动量守恒D．若A、B所受摩擦力大小相等，A、B、C组成系统动量守恒A39/53解析：假如A、B与平板车上表面间动摩擦因数相同，弹簧释放后A、B分别相对小车向左、向右滑动，它们所受滑动摩擦力FfA向右，FfB向左，因为mA∶mB＝3∶2，所以FfA∶FfB＝3∶2，则A、B组成系统所受外力之和不为零，故其动量不守恒，A错．对A、B、C组成系统，A、B与C间摩擦力为内力，该系统所受外力为竖直方向重力和支持力，它们协力为零，故该系统动量守恒，B、D均正确．若A、B所受摩擦力大小相等，则A、B组成系统所受外力之和为零，故其动量守恒，C正确．40/532．(·湖北黄冈模拟)两球A、B在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，mA＝1kg，mB＝2kg，vA＝6m/s，vB＝2m/s.当A追上B并发生碰撞后，两球A、B速度可能值是()A．v′A＝5m/s，v′B＝2.5m/s B．v′A＝2m/s，v′B＝4m/sC．v′A＝－4m/s，v′B＝7m/s D．v′A＝7m/s，v′B＝1.5m/sB41/533．如图所表示，一高空作业工人重为600N，系一条长为L＝5m安全带，若工人不慎跌落时安全带缓冲时间t＝1s，则安全带受冲力是多少？(g取10m/s2)42/53答案：

1200N

方向竖直向下43/534．(·湖南长沙联考)如图，光滑水平直轨道上有三个质量均为m物块A、B、C，B左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧挡板质量不计)．设A以速度v0朝B运动，压缩弹簧；当A、B速度相等时，B与C恰好相碰并粘接在一起，然后继续运动．假设B和C碰撞过程时间极短，求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离过程中．(1)整个系统损失机械能；(2)弹簧被压缩到最短时弹性势能．44/5345/53[例1](·安徽安庆检测·5分)如图所表示，一个木箱原来静止在光滑水平面上，木箱内粗糙底板上放着一个小木块，木箱和小木块都含有一定质量．现使木箱取得一个向右初速度v0，则(

)A．小木块和木箱最终都将静止B．小木块最终将相对木箱静止，二者一起向右运动C．小木块在木箱内壁将一直往返往复碰撞，而木箱一直向右运动D．假如小木块与木箱左壁碰撞后相对木箱静止，则二者将一起向左运动