动量守恒定律高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

人教版选择性必修第一册——第一章动量守恒定律第3节动量守恒定律知识回顾1.牛顿第三定律相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。内容：表达式：F1=-F22.动量定理物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化量内容：表达式：问题1：两名花样滑冰运动员静止在绝对光滑的冰面上，女运动员推了男运动员一下，谁获得的速度大？问题2：如果你静止在一个绝对光滑的冰面上，用什么办法可以脱身？一、系统、内力、外力模型：质量为m1和m2的两个小球在光滑的水平面上做匀速直线运动，速度分别是V1和V2，且V1>V2，经过时间t两球发生碰撞，碰后两球速度分别为V1＇和V2＇问题1：碰撞过程中，两小球各受到那些力的作用1.系统：存在相互作用的几个物体组成的一个整体2.内力：系统中各物体之间的相互作用力3.外力：系统外其他物体作用在系统内任意一个物体上的力问题2.该模型中两小球组成的系统所受的外力之和为多少？二、动量守恒定律问题2：碰撞过程中两小球组成的系统总动量是否发生了变化？选定正方向：水平向右碰前系统总动量碰后系统总动量应用动量定理：对m1:对m2:根据牛顿第三定律，碰撞中的任意时刻有F1=F2相等前提：系统所受的外力之和为零外力之和合外力对系统或单个物体对单个物体=二、动量守恒定律1.内容:2.表达式:3.守恒条件:4.适用范围:如果一个系统不受外力，所受外力的矢量和为零，则这个系统的总动量保持不变。一个系统不受外力或所受外力的和为零适用于宏观物体，也适用于微观物体；适用于低速物体，也适用于高速物体。5.对守恒条件的理解——A.系统不受外力B.系统所受外力矢量和为零C.系统内力远大于外力D.系统在某一方向上合外力为零，该方向上动量守恒三、动量守恒定律的应用1.对守恒条件的理解例1.试分析下列过程中系统的动量是否守恒A.光滑水平地面上有两个物块压紧它们之间的一根轻质弹簧，在弹簧弹开的过程中。B.粗糙水平地面上有两个质量相同的物块压紧它们之间的一根轻质弹簧，动摩擦因数μ相同，在弹簧弹开的过程中。C.B中两物体质量不同，在弹簧弹开的过程中。D.一枚炸弹在空中爆炸分裂成两块。E.光滑水平面上静止一表面光滑的斜面，一物块在斜面上下滑的过程中。三、动量守恒定律的应用1.对守恒条件的理解例2.(多选)如图，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间有一根被压缩的弹簧，地面光滑。当弹簧突然释放后，则下列说法正确的是()A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B组成系统的动量守恒B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B、C组成系统的动量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B组成系统的动量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C组成系统的动量守恒三、动量守恒定律的应用2.应用动量守恒定律解题的基本思路例3.质量为1kg的铜块静止于光滑的水平面上，一个质量为50g的小球以1000m/s的速率碰到铜块后，铜块获得90m/s的速度，求碰后小球的速度.四、动量守恒的常见模型1.碰撞模型——作用时间极短，内力远大于外力，运动状态变化很快，可认为是在原位置发生,碰撞瞬间未发生位移。例4.如图所示，有一质量为m的物体B静止在光滑水平面上，另一质量也为m的物体A以初速度v0匀速向B运动，两物体相撞后粘在一起运动，试求碰撞中产生的内能。四、动量守恒的常见模型2.爆炸模型例5.如图所示，离地面高5.45m的O处用不可伸长的细线挂一质量为0.4kg的爆竹(火药质量忽略不计)，线长0.45m．把爆竹拉起使细线水平，点燃导火线后将爆竹无初速度释放，爆竹刚好到达最低点B时炸成质量相等的两块，一块朝相反方向水平抛出，落到地面A处，抛出的水平距离为x＝5m．另一块仍系在细线上继续做圆周运动通过最高点C.空气阻力忽略不计，取g＝10m/s2.求：(1)爆炸瞬间反向抛出那一块的水平速度v1的大小；(2)继续做圆周运动的那一块通过最高点时细线的拉力FT。——作用时间极短，内力远大于外力，运动状态变化很快，可认为是在原位置发生,碰撞瞬间未发生位移。四、动量守恒的常见模型3.单一方向上动量守恒——系统所有外力之和不为零，但在某一方向上所有合外力为零，则该方向上动量守恒。例6.质量为M的砂车，沿光滑水平面以速度v0做匀速直线运动，此时从砂车上方竖直向下落入一个质量为m的大铁球，如图，则铁球落入砂车后，砂车将()A．立即停止运动B．仍匀速运动，速度仍为v0C．仍匀速运动，速度小于v0D．做变速运动，速度不能确定四、动量守恒的常见模型3.单一方向上动量守恒——系统所有外力之和不为零，但在某一方向上所有合外力为零，则该方向上动量守恒。例7.如图，质量分布均匀、形状对称的金属块内有一个半径为R的圆形槽，金属块放在光滑的水平面上且左边挨着竖直墙壁．质量为m的小球从金属块左上端R处静止下落，小球到达最低点后从金属块的右端冲出，到达最高点时离圆形槽最低点的高度为7R/4，重力加速度为g，不计空气阻力．求：(1)小球第一次到达最低点时，小球对金属块的压力为多大？(2)金属块的质量为多少？四、动量守恒的常见模型4.人船模型——不计水的阻力，系统动量守恒，位移大小与质量成反比。例8.如图所示，一个质量为m1＝50kg的人爬在一只大气球下方，气球下面有一根长绳．气球和长绳的总质量为m2＝20kg．当静止时人离地面的高度为h＝5m．如果这个人开始沿绳向下滑，忽略重力和空气阻力，若该人要安全的滑到地面，绳子长度至少多长？四、动量守恒的常见模型5.子弹打木块模型a.木块未被击穿mV1M动量守恒：能量守恒：b.木块被击穿mV1M动量守恒：能量守恒：注：作用时间极短，则可忽略木块的位移，无论地面是否光滑，系统动量守恒；作用时间较长，则模板位移不可忽略，只有在地面光滑时系统动量守恒。四、动量守恒的常见模型5.子弹打木块模型例9.如图所示，一不可伸长的轻质细绳，静止地悬挂着质量为M的木块，一质量为m的子弹，以水平速度v0击中木块，已知M＝9m，不计空气阻力．问：(1)如果子弹击中木块后未穿出(子弹进入木块时间极短)，在木块上升的最高点比悬点O低的情况下，木块能上升的最大高度是多少？(设重力加速度为g)(2)如果子弹在极短时间内以水平速度v0/4穿出木块，则在这一过程中子弹、木块组成的系统损失的机械能是多少？四、动量守恒的常见模型例10.如图所示，质量为M的木块静止于光滑的水平面上，一质量为m、速度为v0的子弹水平射入木块且未穿出．设木块对子弹的阻力恒为F，求：(1)射入过程中产生的内能为多少？(2)木块至少为多长时子弹才不会穿出？5.子弹打木块模型四、动量守恒的常见模型6.滑块木板模型V1mMa.未滑离木板b.可滑离木板(2)反向滑上木板V1mMV2a.未滑离木板b.可滑离木板(1)同向滑上木板四、动量守恒的常见模型6.滑块木板模型例11.如图，质量为M＝0.2kg的长木板静止在光滑的水平地面上，现有质量m＝0.2kg的滑块(可视为质点)以v0＝1.2m/s的速度滑上长木板的左端，小滑块与长木板间的动摩擦因数μ＝0.4，小滑块刚好没有滑离长木板，求：(1)小滑块的最终速度大小；(2)在整个过程中，系统产生的热量；(3)以地面为参照物，小滑块滑行的距离为多少？(g取10m/s2)四、动量守恒的常见模型例12.如图所示，在光滑水平面上，有一质量为M＝3kg的薄板和质量为m＝1kg的物块．都以v＝4m/s的初速度朝相反方向运动，它们之间有摩擦，薄板足够长，当薄板的速度为2.4m/s时，物块的运动情况是()A．做加速运动B．做减速运动C．做匀速运动D．以上运动都可能6.滑块木板模型四、动量守恒的常见模型例13.如图所示，两质量分别为M1＝M2＝1.0kg的木板和足够高的光滑凹槽静止放置在光滑水平面上，木板和光滑凹槽接触但不粘连，凹槽左端与木板等高．现有一质量m＝2.0kg的物块以初速度v0＝5.0m/s从木板左端滑上，物块离开木板时木板的速度大小为1.0m/s，物块以某一速度滑上凹槽．已知物块和木板间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取10m/s2.求：(1)木板的长度；(2)物块滑上凹槽的最大高度．6.滑块木板模型四、动量守恒的常见模型7.多体多过程问题——合理选择研究对象，确定初末位置，既要符合动量守恒的条件，又要方便解题。例14.在光滑水平面上有一凹槽A，中央放一小物块B，物块与左右两边槽壁的距离如图所示，L为1.0m，凹槽与物块的质量均为m，两者之间的动摩擦因数μ为0.05，开始时物块静止，凹槽以v0＝5m/s初速度向右运动，设物块与凹槽槽壁碰撞过程中没