高考物理一輪復習 第十四章 動量守恒定律 波粒二象性 原子結構與原子核 第1講 動量定理 動量守恒定律及其應用課件

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1、第十四章動量守恒定律第十四章動量守恒定律波粒二象性波粒二象性 原子結構與原子核原子結構與原子核第第1 1講講描述運動的基本概念描述運動的基本概念一、動量、動量定理1.動量(1)定義:運動物體的質量和速度的乘積。(2)表達式:p=mv。(3)矢標性:動量是矢量,其方向和速度方向相同。2.沖量(1)定義:力和力的作用時間的乘積。(2)表達式:I=Ft。(3)單位:Ns。(4)矢標性:沖量是矢量,它的方向由力的方向決定。3.動量定理(1)內容:物體在一個過程始末的動量變化量等于它在這個過程中所受力的沖量。(2)表達式:p-p=F合t或mv-mv=F合t。(3)意義:合外力的沖量是引起物體動量變化的原

2、因。(4)矢標性:矢量式(注意正方向的選取)。二、動量守恒定律1.內容:如果一個系統(tǒng)不受外力,或者所受外力的矢量和為0,這個系統(tǒng)的總動量保持不變。2.表達式:m1v1+m2v2=m1v1+m2v2或p=p。3.適用條件(1)理想守恒:系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零,則系統(tǒng)動量守恒。(2)近似守恒:系統(tǒng)受到的合力不為零,但當內力遠大于外力時,系統(tǒng)的動量可近似看成守恒。(3)分方向守恒:系統(tǒng)在某個方向上所受合力為零時,系統(tǒng)在該方向上動量守恒。【提示】對系統(tǒng)總動量保持不變的三點提醒:(1)系統(tǒng)在整個過程中任意兩個時刻的總動量都相等,不能誤認為只是初、末兩個狀態(tài)的總動量相等(2)系統(tǒng)的總動量保持不變

3、,但系統(tǒng)內每個物體的動量可能都在不斷變化。(3)系統(tǒng)的總動量指系統(tǒng)內各物體動量的矢量和,總動量不變指的是系統(tǒng)的總動量的大小和方向都不變?？键c二考點三考點一考點四考點一動量定理的理解和應用1.動量定理表明沖量既是使物體動量發(fā)生變化的原因,又是物體動量變化的量度。這里所說的沖量是物體所受合外力的沖量(或者說是物體所受各外力沖量的矢量和)。2.動量定理的研究對象是一個質點(或可視為一個物體的系統(tǒng))。3.動量定理是過程定理,解題時必須明確過程及初末狀態(tài)的動量。4.動量定理的表達式是矢量式,在一維情況下,各個矢量必須規(guī)定一個正方向?？键c二考點三考點一考點四典例1蹦床是運動員在一張繃緊的彈性網上蹦跳、翻滾

4、并在空中做各種動作的運動項目。一個質量為60kg的運動員,從離水平網面3.2m高處自由下落,著網后沿豎直方向蹦回離水平網面5.0m高處。已知運動員與網接觸的時間為1.2s。若把這段時間內網對運動員的作用力當作恒力處理,求此力的大小和方向(g取10m/s2)?？键c二考點三考點一考點四考點二考點三考點一考點四考點二考點三考點一考點四質量為m1、m2的兩物體,分別受到不同的恒力F1、F2的作用,由靜止開始運動,下列說法正確的是 ( D)考點二考點三考點一考點四考點二考點三考點一考點四考點二動量守恒定律的應用1.動量守恒定律的三個表達式(1)作用前后都運動的兩個物體組成的系統(tǒng)m1v1+m2v2=m1v

5、1+m2v2。(2)原來靜止的兩物體(爆炸、反沖等)0=m1v1+m2v2。(3)作用后兩物體共速m1v1+m2v2=(m1+m2)v。典例2如圖所示,光滑水平軌道上放置長板A(上表面粗糙)和滑塊C,滑塊B置于A的左端,三者質量分別為mA=2kg、mB=1kg、mC=2kg。開始時C靜止,A、B一起以v0=5m/s的速度勻速向右運動,A與C發(fā)生碰撞(時間極短)后C向右運動,經過一段時間,A、B再次達到共同速度一起向右運動,且恰好不再與C碰撞。求A與C發(fā)生碰撞后瞬間A的速度大小?？键c二考點三考點一考點四【解題思路】因碰撞時間極短,A與C碰撞過程動量守恒,設碰后瞬間A的速度為vA,C的速度為vC,

6、以向右為正方向,由動量守恒定律得mAv0=mAvA+mCvCA與B在摩擦力作用下達到共同速度,設共同速度為vAB,由動量守恒定律得mAvA+mBv0=(mA+mB)vABA與B達到共同速度后恰好不再與C碰撞,應滿足vAB=vC聯立式,代入數據得vA=2m/s【參考答案】2m/s考點二考點三考點一考點四【歸納總結】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)代入數據,求出結果,必要時討論說明。考點二考點三考

7、點一考點四一輛質量m1=3.0103kg的小貨車因故障停在車道上,后面一輛質量m2=1.5103kg的轎車來不及剎車,直接撞入貨車尾部失去動力。相撞后兩車一起沿轎車運動方向滑行了s=6.75m停下。已知車輪與路面的動摩擦因數=0.6,求碰撞前轎車的速度大小(重力加速度g取10m/s2)?？键c二考點三考點一考點四考點三碰撞模型的規(guī)律及應用1.碰撞現象滿足動量守恒定律,機械能不增加,碰撞后各物體的速度要合理。2.彈性碰撞的規(guī)律兩球發(fā)生彈性碰撞時滿足動量守恒定律和機械能守恒定律。以質量為m1,速度為v1的小球與質量為m2的靜止小球發(fā)生正面彈性碰撞為例,則有(1)當兩球質量相等時,v1=0,v2=v1

8、,兩球碰撞后交換速度。(2)當質量大的球碰質量小的球時,v10,v20,碰撞后兩球都向前運動。(3)當質量小的球碰質量大的球時,v10,碰撞后質量小的球被反彈回來。考點二考點三考點一考點四典例3(2015新課標全國卷)如圖,在足夠長的光滑水平面上,物體A、B、C位于同一直線上,A位于B、C之間。A的質量為m,B、C的質量都為M,三者均處于靜止狀態(tài)?，F使A以某一速度向右運動,求m和M之間應滿足什么條件,才能使A只與B、C各發(fā)生一次碰撞。設物體間的碰撞都是彈性的?！窘忸}思路】A向右運動與C發(fā)生第一次碰撞,碰撞過程中,系統(tǒng)的動量守恒、機械能守恒。設速度方向向右為正,開始時A的速度為v0,第一次碰撞后

9、C的速度為vC1,A的速度為vA1。由動量守恒定律和機械能守恒定律得考點二考點三考點一考點四考點二考點三考點一考點四考點二考點三考點一考點四考點二考點三考點一考點四考點二考點三考點一考點四考點四動量守恒和能量守恒的綜合應用考點二考點三考點一考點四典例4(2013新課標全國卷)在粗糙的水平桌面上有兩個靜止的木塊A和B,兩者相距為d。現給A一初速度,使A和B發(fā)生彈性正碰,碰撞時間極短。當兩木塊都停止運動后,相距仍然為d。已知兩木塊與桌面之間的動摩擦因數均為,B的質量為A的2倍,重力加速度大小為g。求A的初速度的大小?！窘忸}思路】設在發(fā)生碰撞前的瞬間,木塊A的速度大小為v;在碰撞后的瞬間,A和B的速

10、度分別為v1和v2。在碰撞過程中,由能量和動量守恒定律,得考點二考點三考點一考點四考點二考點三考點一考點四考點二考點三考點一考點四【歸納總結】利用動量和能量的觀點解題技巧:(1)若研究對象為一個系統(tǒng),應優(yōu)先考慮應用動量守恒定律和能量守恒定律(機械能守恒定律)。(2)若研究對象為單一物體,且涉及功和位移問題時,應優(yōu)先考慮動能定理。(3)因為動量守恒定律、能量守恒定律(機械能守恒定律)、動能定理都只針對一個物理過程的始末兩個狀態(tài)有關物理量間的關系,對過程的細節(jié)不予細究,這正是它們的方便之處,特別對于變力做功問題,就更顯示出它們的優(yōu)越性?？键c二考點三考點一考點四如圖,A、B、C三個木塊的質量均為m,

11、置于光滑的水平桌面上,B、C之間有一輕質彈簧,彈簧的兩端與木塊接觸而不栓連。將彈簧壓緊到不能再壓縮時用細線(細線未畫出)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A以初速度v0沿B、C的連線方向朝B運動,與B相碰并粘合在一起,然后細線突然斷開,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?？键c二考點三考點一考點四驗證動量守恒定律在一維碰撞中,測出相碰的兩物體的質量m1和m2及碰撞前、后物體的速度v1、v2及v1、v2,找出碰撞前的動量p=m1v1+m2v2及碰撞后的動量p=m1v1+m2v2,比較碰撞前、后動量是否守恒。典例如圖所示,用“碰

12、撞實驗器”可以驗證動量守恒定律,即研究兩個小球在軌道水平部分碰撞前后的動量關系。 (1)實驗中,直接測定小球碰撞前后的速度是不容易的。但是,可以通過僅測量 (填選項前的符號),間接地解決這個問題。A.小球開始釋放高度h B.小球拋出點距地面的高度H C.小球做平拋運動的射程 (2)圖中O點是小球拋出點在地面上的垂直投影。實驗時,先讓入射球m1多次從斜軌上S處由靜止釋放,找到其平均落地點的位置P,測量平拋射程OP。然后,把被碰小球m2靜置于軌道的水平部分,再將入射球m1從斜軌上S處由靜止釋放,與小球m2相碰,并多次重復。接下來要完成的必要步驟是(填選項前的符號)。A.用天平測量兩個小球的質量m1

13、、m2B.測量小球m1開始釋放高度hC.測量拋出點距地面的高度HD.分別找到m1、m2相碰后平均落地點的位置M、NE.測量平拋射程OM、ON(3)若兩球相碰前后的動量守恒,其表達式可表示為用(2)中測量的量表示;若碰撞是彈性碰撞。那么還應滿足的表達式為用(2)中測量的量表示?！緟⒖即鸢浮?(1)C(2)ADE(3)m1OM+m2ON=m1OPm1OM2+m2ON2=m1OP2(2014新課標全國卷)現利用圖(a)所示的裝置驗證動量守恒定律,在圖(a)中,氣墊導軌上有A、B兩個滑塊,滑塊A右側帶有一彈簧片,左側與打點計時器(圖中未畫出)的紙帶相連;滑塊B左側也帶有一彈簧片,上面固定一遮光片,光電計時器(未完全畫出)可以記錄遮光片通過光電門的時間。實驗測得滑塊A的質量m1=0.310kg,滑塊B的質量m2=0.108kg,遮光片的寬度d=1.00cm;打點計時器所用交流電的頻率f=50.0Hz。將光電門固定在滑塊B的右側,啟動打點計時器,給滑塊A一向右的初速度,使它與B相碰,碰后光電計時器顯示的時間為tB=3.500ms,碰撞前后打出的紙帶如圖(b)所示。