《新设计物理选修3-3教科课件：第一章 碰撞与动量守恒1章末整合 .ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新设计物理选修3-3教科课件：第一章 碰撞与动量守恒1章末整合 .ppt（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、章末整合 一 动量定理及应用1 内容 物体所受合外力的冲量等于它的动量变化 2 公式 Ft mv2 mv1 它为一矢量式 在一维情况时可变为代数式运算 3 研究对象是质点 它说明的是外力对时间的积累效应 应用动量定理分析或解题时 只考虑物体的初 末状态的动量 而不必考虑中间的运动过程 4 解题思路 1 确定研究对象 进行受力分析 2 确定初末状态的动量mv1和mv2 要先规定正方向 以便确定动量的正负 还要把v1和v2换成相对于同一惯性参考系的速度 3 利用Ft mv2 mv1列方程求解 例1 质量为0 2kg的小球竖直向下以6m s的速度落至水平地面 再以4m s的速度反向弹回 取竖直向上为
2、正方向 则小球与地面碰撞前后的动量变化为 kg m s 若小球与地面的作用时间为0 2s 则小球受到地面的平均作用力大小为 N 取g 10m s2 答案212 二 多过程问题中的动量守恒1 合理选择系统 由哪些物体组成 和过程 分析系统所受的外力 看是否满足动量守恒的条件 分析物体所经历的过程时 注意是否每个过程都满足动量守恒 2 合理选择初 末状态 选定正方向 根据动量守恒定律列方程 例2 如图1所示 光滑水平轨道上放置长木板A 上表面粗糙 和滑块C 滑块B置于A的左端 三者质量分别为mA 2kg mB 1kg mC 2kg 开始时C静止 A B一起以v0 5m s的速度匀速向右运动 A与C
3、发生碰撞 时间极短 后C向右运动 经过一段时间 A B再次达到共同速度一起向右运动 且恰好不再与C碰撞 求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小 图1 答案2m s解析长木板A与滑块C处于光滑水平轨道上 两者碰撞时间极短 碰撞过程中滑块B与长木板A间的摩擦力可以忽略不计 长木板A与滑块C组成的系统 在碰撞过程中动量守恒 则mAv0 mAvA mCvC两者碰撞后 长木板A与滑块B组成的系统 在两者达到同速之前系统所受合外力为零 系统动量守恒 mAvA mBv0 mA mB v长木板A和滑块B达到共同速度后 恰好不再与滑块C碰撞 则最后三者速度相等 vC v联立以上各式 代入数值解得 vA 2m s 例
4、3 两块厚度相同的木块A和B 紧靠着放在光滑的水平面上 其质量分别为mA 0 5kg mB 0 3kg 它们的下底面光滑 上表面粗糙 另有一质量mC 0 1kg的滑块C 可视为质点 以vC 25m s的速度恰好水平地滑到A的上表面 如图2所示 由于摩擦 滑块最后停在木块B上 B和C的共同速度为3 0m s 求 图2 1 当C在A上表面滑动时 C和A组成的系统动量是否守恒 C A B三个物体组成的系统动量是否守恒 2 当C在B上表面滑动时 C和B组成的系统动量是否守恒 C刚滑上B时的速度vC 是多大 答案 1 不守恒守恒 2 守恒4 2m s解析 1 当C在A上表面滑动时 由于B对A有作用力 C
5、和A组成的系统动量不守恒 对于C A B三个物体组成的系统 所受外力的合力为零 动量守恒 2 当C在B上表面滑动时 C和B发生相互作用 系统不受外力作用 动量守恒 由动量守恒定律得 mCvC mBvA mB mC vBC A B C三个物体组成的系统 动量始终守恒 从C滑上A的上表面到C滑离A 由动量守恒定律得 mCvC mCvC mA mB vA 由以上两式联立解得vC 4 2m s vA 2 6m s 三 动量和能量综合问题分析1 动量定理和动量守恒定律是矢量表达式 还可写出分量表达式 而动能定理和能量守恒定律是标量表达式 绝无分量表达式 2 动量守恒及机械能守恒都有条件 注意某些过程动量
6、守恒 但机械能不守恒 某些过程机械能守恒 但动量不守恒 某些过程动量和机械能都守恒 但机械能不守恒的过程 能量仍守恒 3 当两物体相互作用后具有相同速度时 相互作用过程损失的机械能最多 图3 四 动量定理与动能定理 动量守恒定律的综合应用 例5 如图4所示 水平地面上静止放置一辆小车A 质量mA 4kg 上表面光滑 小车与地面间的摩擦力极小 可以忽略不计 可视为质点的物块B置于A的最右端 B的质量mB 2kg 现对A施加一个水平向右的恒力F 10N A运动一段时间后 小车左端固定的挡板与B发生碰撞 碰撞时间极短 碰后A B粘合在一起 共同在F的作用下继续运动 碰撞后经时间t 0 6s 二者的速度达到vt 2m s 求 图4 1 A开始运动时加速度a的大小 2 A B碰撞后瞬间的共同速度v的大小 3 A的上表面长度l 答案 1 2 5m s2 2 1m s 3 0 45m解析 1 以A为研究对象 由牛顿第二定律得F mAa 代入数据解得 a 2 5m s2 2 对A B碰撞后共同运动t 0 6s的过程中 由动量定理得Ft mA mB vt mA mB v 代入数据解得 v 1m s
