动量守恒定律专题复习省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

动量守恒定律专题复习动量守恒定律专题复习第1页七、动量守恒定律七、动量守恒定律经典应用经典应用几个模型：几个模型：（一）（一）碰撞碰撞中动量守恒中动量守恒 （三）（三）子弹打木块子弹打木块类问题类问题 （四）（四）人船模型人船模型：平均动量守恒：平均动量守恒（二）（二）反冲反冲运动、运动、爆炸爆炸模型模型 （五）（五）弹簧模型弹簧模型第2页碰撞特点：1、相互作用、相互作用时间极短时间极短。、相互作用力极大相互作用力极大，即内力远大于，即内力远大于外力，所以外力，所以遵照动量守恒定律遵照动量守恒定律。（一）（一）碰撞碰撞中动量守恒中动量守恒第3页完全弹性碰撞完全弹性碰撞1、碰撞前后速度改变、碰撞前后速度改变两球两球m m1 1，m m2 2对心碰撞，对心碰撞，碰撞前碰撞前速速度分别为度分别为v v1010 、v v2020，碰撞后碰撞后速度速度变为变为v v1 1、v v2 2动量动量守恒守恒:动能动能守恒守恒:由（由（1）（）（2）式能够解出：）式能够解出：第4页2特例：质量相等两物体发生弹性正碰特例：质量相等两物体发生弹性正碰 碰后实现动量和动能全部转移（即碰后实现动量和动能全部转移（即交交换了速度换了速度)第5页完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞碰撞后系统以相同速度运动碰撞后系统以相同速度运动 v1 1=v2 2=v动量守恒：动量守恒：动能损失为：动能损失为：第6页处理碰撞问题须同时恪守处理碰撞问题须同时恪守三个标准三个标准:3 3、物理情景可行性物理情景可行性标准标准 追赶碰撞：追赶碰撞：碰撞前：碰撞前：碰撞后：碰撞后：在在前面前面运动物体速度运动物体速度一定大于一定大于在在后面后面运动物体速度。运动物体速度。2 2、动能动能不增加不增加标准标准1 1、系统动量守恒系统动量守恒标准标准第7页、质质量量相相等等A、B两两球球在在光光滑滑水水平平面面上上沿沿一一直直线线向向同同一一方方向向运运动动，A球球动动量量为为P PA A7kgms，B球球动动量量为为P PB B =5kgms,当当A球球追追上上B球球发发生生碰碰撞撞，则则碰碰撞撞后后A、B两两球球动量可能为动量可能为()ABCD A A第8页2、如图所表示，半径和动能都相等两个小球相、如图所表示，半径和动能都相等两个小球相向而行向而行,甲球质量甲球质量m甲甲大于乙球质量大于乙球质量m乙乙，水平面，水平面是光滑，两球做对心碰撞以后运动情况可能是是光滑，两球做对心碰撞以后运动情况可能是下述哪些情况下述哪些情况（）A甲球速度为零，乙球速度不为零甲球速度为零，乙球速度不为零B两球速度都不为零两球速度都不为零C乙球速度为零，甲球速度不为零乙球速度为零，甲球速度不为零D两球都以各自原来速率反向运动两球都以各自原来速率反向运动AB第9页 例：如图，小车放在光滑水平面上，将系绳例：如图，小车放在光滑水平面上，将系绳小球拉开到一定角度，然后同时放开小球和小小球拉开到一定角度，然后同时放开小球和小车，那么在以后过程中（车，那么在以后过程中（）A.A.小球向左摆动时小球向左摆动时,小车也向左运动小车也向左运动,且系统动量守恒且系统动量守恒B.B.小球向左摆动时小球向左摆动时,小车则向右运动小车则向右运动,且系统动量守恒且系统动量守恒C.C.小球向左摆到最高点小球向左摆到最高点,小球速度为零而小车小球速度为零而小车 速度不为零速度不为零D.D.在任意时刻在任意时刻,小球和小车在水平方向动量一小球和小车在水平方向动量一 定大小相等、方向相反定大小相等、方向相反D D反思：反思：系统所受外力协力虽不为零，但在水平方向所系统所受外力协力虽不为零，但在水平方向所受外力为零，故系统水平分向动量守恒。受外力为零，故系统水平分向动量守恒。第10页3 3、质量为、质量为M M小车静止在光滑水平面上，质量为小车静止在光滑水平面上，质量为m m小球用长小球用长为为R R细绳吊在小车上细绳吊在小车上O O点，将小球拉至水平位置点，将小球拉至水平位置A A点静止开点静止开始释放，求小球落至最低点时速度多大？（相对地速度）始释放，求小球落至最低点时速度多大？（相对地速度）解：摆到最低点过程中水解：摆到最低点过程中水平分向动量守恒有平分向动量守恒有 摆到最低点过程中机械能摆到最低点过程中机械能守恒有守恒有联立可得：联立可得：A第11页反冲反冲现象特点现象特点：系统内一部分物体向某方向：系统内一部分物体向某方向发生动量改变时，系统内其余部分向相反方发生动量改变时，系统内其余部分向相反方向发生动量改变。向发生动量改变。（二）（二）反冲反冲运动、运动、爆炸爆炸模型模型爆炸爆炸特点特点:作用时间很短、作用力大，重力可忽作用时间很短、作用力大，重力可忽略不计略不计，遵照动量守恒，机械能遵照动量守恒，机械能增加。增加。列式第12页 1 1、某炮车质量为、某炮车质量为M M，炮弹质量为，炮弹质量为m m炮弹射出炮弹射出炮口时相对于地面速度为炮口时相对于地面速度为v v，设炮车最初静止在，设炮车最初静止在地面上，若不计地面对炮车摩擦力，炮车水平发地面上，若不计地面对炮车摩擦力，炮车水平发射炮弹时炮车速度为射炮弹时炮车速度为_若炮弹速度与若炮弹速度与水平方向夹水平方向夹角，则炮身后退速度为角，则炮身后退速度为_ 分析分析:第13页2、有一炮竖直向上发射炮弹，炮弹质量为、有一炮竖直向上发射炮弹，炮弹质量为M=6.0kg（内含炸药质量能够忽略不计），射出初速度（内含炸药质量能够忽略不计），射出初速度v0=60m/s.当炮弹抵达最高点时爆炸为沿水平方向运动当炮弹抵达最高点时爆炸为沿水平方向运动两片，其中一片质量为两片，其中一片质量为m=4.0kg.现要求这一片不能落现要求这一片不能落到以发射点为圆心、以到以发射点为圆心、以R=600m为半径圆周范围内，为半径圆周范围内，则刚爆炸完时两弹片总动能最少多大？（则刚爆炸完时两弹片总动能最少多大？（g=10m/s2,忽忽略空气阻力）略空气阻力）分析：分析：（1 1）竖直上抛规律可得）竖直上抛规律可得h=180mh=180m，t=vt=v0 0/g=6s/g=6s（2 2）水平分向动量守恒有）水平分向动量守恒有mvmv1 1=（M-mM-m）v v2 2 平抛规律有平抛规律有v v1 1R/t=100m/s R/t=100m/s 可得可得v v2 2200m/s200m/s 故有故有反思：反思：注意分注意分清运动过程。清运动过程。第14页1.1.运动性质运动性质：子弹对地在滑动摩擦力作用下匀减速子弹对地在滑动摩擦力作用下匀减速直线运动；木块在滑动摩擦力作用下做匀加速运动。直线运动；木块在滑动摩擦力作用下做匀加速运动。2.2.符合规律符合规律：子弹和木块组成系统动量守恒，机械：子弹和木块组成系统动量守恒，机械能不守恒。能不守恒。3.3.共性特征共性特征：一物体在另一物体上，在恒定阻力作：一物体在另一物体上，在恒定阻力作用下相对运动，系统动量守恒，机械能不守恒，用下相对运动，系统动量守恒，机械能不守恒，E=f E=f 滑滑d d相对相对 （三）（三）子弹打木块子弹打木块类问题类问题第15页 质量为质量为M M木块静止在光滑水平面木块静止在光滑水平面上，上，有一质量为有一质量为m m子弹以水平速度子弹以水平速度v v0 0 射入并射入并留在其中，若子弹受到阻力恒为留在其中，若子弹受到阻力恒为f f，问：子弹，问：子弹在木块中前进距离在木块中前进距离L L为多大？为多大？题目研究题目研究题目研究题目研究光滑光滑留在其中留在其中第16页v0VS2S1L解：由几何关系：解：由几何关系：S1S2=L分别选分别选m、M为研究对象，为研究对象，由动能定理得由动能定理得:以以m和和M组成系统为研究对象，组成系统为研究对象，选向右为正方向，由动量守恒定律选向右为正方向，由动量守恒定律得：得：mv0=（M+m）V.对子弹 -fS1=mV2-mv02.fS2=MV2答案：2f(M+m)Mmv02fL=mv02（mM）V2又由以上两式得又由以上两式得ff对木块=Q能量守恒定律能量守恒定律第17页 1、设质量为设质量为m子弹以初速度子弹以初速度v0射向静止在射向静止在光滑水平面上质量为光滑水平面上质量为M木块，并留在木块中不再木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为射出，子弹钻入木块深度为d。求木块对子弹平。求木块对子弹平均阻力大小和该过程中木块前进距离。均阻力大小和该过程中木块前进距离。s2 ds s1 1v v0 0s s2 2 d dv v分析分析:系统动量守恒有系统动量守恒有:对木块动能定理对木块动能定理 有有:系统能量守恒有系统能量守恒有:第18页变形变形2 2“子弹子弹”放在光滑平面上并接一圆弧放在光滑平面上并接一圆弧如图：有一质量为如图：有一质量为m m小球，以水平速度小球，以水平速度v v0 0 滚到静滚到静止在水平面上带有圆弧小车左端，已知小车质量止在水平面上带有圆弧小车左端，已知小车质量为为M M，其各个表面都光滑，如小球不离开小车，其各个表面都光滑，如小球不离开小车，则它在圆弧上滑到最大高度则它在圆弧上滑到最大高度h h是多少？是多少？v0Mmh第19页v0Mmh答案：Mv02/2g(M+m)解：以解：以M和和m组成系统为研究对象，选向右为正方向，由动量组成系统为研究对象，选向右为正方向，由动量守恒定律得：守恒定律得：mv0=(M+m)V.把把M、m作为一个系统，由能量（机械能）守恒定律得：作为一个系统，由能量（机械能）守恒定律得：mv02-(M+m)V2=mgh找到了能量转化或转移去向也就找到了解题方法!第20页特点：特点：两个原来两个原来静止静止物体发生相互作用时，物体发生相互作用时，若所受外力矢量和为零，则动量守恒，由若所受外力矢量和为零，则动量守恒，由两物体两物体速度关系确定位移关系速度关系确定位移关系。在相互作。在相互作用过程中，用过程中，任一时刻两物体速度大小之比任一时刻两物体速度大小之比等于质量反比等于质量反比。（四）（四）人船模型人船模型：平均动量守恒：平均动量守恒第21页【例例1 1】如图所表示，长为如图所表示，长为l l、质量为、质量为M M小船停在静水中，小船停在静水中，一个质量为一个质量为m m人站在船头，若不计水阻力，当人从船头人站在船头，若不计水阻力，当人从船头走到船尾过程中，船和人对地面位移各是多少？走到船尾过程中，船和人对地面位移各是多少？S1S2解析解析:当人从船头走到船尾过程中当人从船头走到船尾过程中,人和船组成系统在水平方向上不受人和船组成系统在水平方向上不受力作用力作用,故系统水平方向动量守故系统水平方向动量守恒恒,设某时刻人对地速度为设某时刻人对地速度为v v2 2,船对地速度为船对地速度为v v1 1,则则 mvmv2 2MvMv1 1=0,=0,即即v v2 2/v/v1 1=M/m.=M/m.在人从船头走到船尾过程中每一时刻系统动量均守恒在人从船头走到船尾过程中每一时刻系统动量均守恒,故故mvmv2 2t tMvMv1 1t=0,t=0,即即msms2 2MsMs1 1=0,=0,而而s s1 1+s+s2 2=L,=L,所以所以 第22页1、“人船模型人船模型”是动量守恒定律拓展应用，是动量守恒定律拓展应用，它把速度和质量关系推广到质量和位移关它把速度和质量关系推广到质量和位移关系。系。即：即：m1v1=m2v2 则：则：m1s1=m2s2 2、此结论与人在船上行走速度大小无关。不论是此结论与人在船上行走速度大小无关。不论是匀速行走还是变速行走，甚至往返行走，只要人匀速行走还是变速行走，甚至往返行走，只要人最终抵达船左端，那么结论都是相同。最终抵达船左端，那么结论都是相同。3、人船模型适用条件是：两个物体组成系统人船模型适用条件是：两个物体组成系统动量守恒，系统合动量为零。动量守恒，系统合动量为零。第23页S1S2bMm解：解：解：解：劈和小球组成系统水平方向不受外力，故水平方向动劈和小球组成系统水平方向不受外力，故水平方向动劈和小球组成系统水平方向不受外力，故水平方向动劈和小球组成系统水平方向不受外力，故水平方向动量守恒，由动量守恒：量守恒，由动量守恒：量守恒，由动量守恒：量守恒，由动量守恒：MsMs2 2-msms1 1=0 0s s2+2+s s1 1=b=b s s2 2=mbmb/(/(M+mM+m)即即即即为为为为MM发生位移。发生位移。发生位移。发生位移。例例例例 2 2：一个质量为一个质量为一个质量为一个质量为MM,底面边长为底面边长为底面边长为底面边长为 b b 劈静止在光滑水平面上，劈静止在光滑水平面上，劈静止在光滑水平面上，劈静止在光滑水平面上，见左图，有一质量为见左图，有一质量为见左图，有一质量为见左图，有一质量为 mm 物块由斜面顶部无初速滑到底部物块由斜面顶部无初速滑到底部物块由斜面顶部无初速滑到底部物块由斜面顶部无初速滑到底部时，劈移动距离是多少？时，劈移动距离是多少？时，劈移动距离是多少？时，劈移动距离是多少？第24页第25页第26页例例1 1：（：（0707天津）如图所表示，物体天津）如图所表示，物体A A 静止在静止在光滑光滑水平面上，水平面上，A A 左边固定有轻质弹簧，左边固定有轻质弹簧，与与A A质量相等物体质量相等物体B B 以速度以速度v v 向向A A 运动并与弹簧发生碰撞，运动并与弹簧发生碰撞，A A、B B 一直沿同一直线运动，则一直沿同一直线运动，则A A、B B 组成系统组成系统动能损失最大时刻动能损失最大时刻是是 （）A AA A开始运动时开始运动时 B BA A速度等于速度等于v v时时C CB B速度等于零时速度等于零时 D DA A和和B B速度相等时速度相等时题型1:含弹簧系统动量、能量问题求这一过程中求这一过程中弹簧弹性势能最大值弹簧弹性势能最大值（）A，C，D，无法确定无法确定B，D DB B （五）碰撞中弹簧模型（五）碰撞中弹簧模型第27页【方法归纳方法归纳】找准找准临界点临界点，由临界点特点和，由临界点特点和规律解题，两个主要临界点：规律解题，两个主要临界点：（1）弹簧处于最长或最短状态弹簧处于最长或最短状态：两物块共速，：两物块共速，含有最大弹性势能，系统总动能最小。含有最大弹性势能，系统总动能最小。（2）弹簧恢复原长时弹簧恢复原长时：两球速度有极值，：两球速度有极值，题型1 含弹簧系统动量、能量问题第28页题型2 含弹簧系统碰撞问题例例2 2，如图所表示，如图所表示,在在光滑光滑水平面上静止着两个木块水平面上静止着两个木块A A和和B B,A A、B B 间用间用轻弹簧轻弹簧相连相连,已知已知m mA A=3.92 kg,=3.92 kg,m mB B=1.00 kg.=1.00 kg.一质量为一质量为m m=0.08 kg=0.08 kg子弹以水平速度子弹以水平速度v v0 0=100 m/s=100 m/s射入木块射入木块A A中中未穿出未穿出,子弹与木块子弹与木块A A相互作用相互作用时间极短时间极短.求求:（1 1）子弹射入木块）子弹射入木块A A后二者刚好后二者刚好相对静止时相对静止时共同共同 速度多大？速度多大？（2 2）弹簧）弹簧压缩量最大时压缩量最大时三者速度多大？三者速度多大？（3 3）弹簧压缩后）弹簧压缩后最大弹性势能最大弹性势能是多少是多少?第29页解析：解析：（1）对子弹、对子弹、A，子弹穿入，子弹穿入A过程，设共同速度为过程，设共同速度为v1，由动量守恒：由动量守恒：（2）对子弹、对子弹、A与与B相互作用，到达共同速度相互作用，到达共同速度 过程过程 由动量守恒：由动量守恒：（3 3）对问题（对问题（2）系统与过程，由机械能守恒）系统与过程，由机械能守恒：由式（由式（1）、（）、（2）、（）、（3）可得：）可得：思索：思索：对吗？对吗？m/sm/s第30页3、用轻弹簧相连质量均为、用轻弹簧相连质量均为2kgA、B两物块都两物块都以以 速度在光滑水平地面上运动，弹速度在光滑水平地面上运动，弹簧处于原长，质量为簧处于原长，质量为4kg物体物体C静止在前方，静止在前方，如图所表示，如图所表示，B与与C碰撞后二者粘在一起运动。碰撞后二者粘在一起运动。求：在以后运动中求：在以后运动中（1）当弹簧弹性势能最大时物体）当弹簧弹性势能最大时物体A速度多大？速度多大？（2）弹性势能最大值是多大？）弹性势能最大值是多大？（3）A速度有可能向左吗？为何？速度有可能向左吗？为何？第31页解：（解：（1）当）当A、B、C三者速度相等时弹簧弹三者速度相等时弹簧弹性势能最大，因为性势能最大，因为A、B、C三者组成系统三者组成系统动量守恒，有动量守恒，有（2）B、C碰撞时碰撞时B、C组成系统动量守恒，设碰组成系统动量守恒，设碰后瞬间后瞬间B、C二者速度为二者速度为三物块速度相等时弹簧弹性势能最大为三物块速度相等时弹簧弹性势能最大为EP，依据能量守恒，依据能量守恒第32页由系统动量守恒得由系统动量守恒得设A速度方向向左 则则则作用后则作用后A、B、C动能之和动能之和(3)系统机械能系统机械能故故A不可能向左运动不可能向左运动第33页