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1、,选修3-5 动量守恒定律 原子与原子核,2017高考备考导航,第一节 动量守恒定律及其应用,主干回顾,速度,mv,相同,作用时间,Ft,相同,动量,冲量,p-p,合外力,m1v1,m2v2,1判断下列说法的正误。 (1)动量具有瞬时性。( ) (2)物体动量的变化等于某个力的冲量。( ) (3)动量守恒定律中的速度是相对于同一参考系的速度。( ),自我检测,(4)质量相等的两个物体发生碰撞时，一定交换速度。( ) (5)系统的总动量不变是指系统总动量的大小保持不变。( ) (6)利用斜槽做“验证动量守恒定律”实验时，入射小球每次开始滚下的位置是固定的。( ),2 (多选)(2016淄博模拟)
2、关于物体的动量，下列说法中正确的是 A物体的动量越大，其惯性也越大 B同一物体的动量越大，其速度一定越大 C物体的加速度不变，其动量一定不变 D运动物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的速度方向 答案 BD,3如图111所示，一铁块压着一纸条放在水平桌面上，当以速度v抽出纸条后，铁块掉在地面上的P点，若以2v速度抽出纸条，则铁块落地点为 图111,A仍在P点 B在P点左侧 C在P点右侧不远处 D在P点右侧原水平位移的两倍处 答案 B,4如图112所示，物体A静止在光滑的水平面上，A的左边固定有轻质弹簧，物体B以速度v向A运动并与弹簧发生碰撞，A、B始终沿同一直线运动，mA2mB。当弹簧压缩到最
3、短时，A物体的速度为 图112,答案 B,5 (多选)在利用悬线悬挂等大小球进行验证动量守恒定律的实验中，下列说法正确的是 A悬挂两球的线长度要适当，且等长 B由静止释放小球以便较准确地计算小球碰前的速度 C两小球必须都是刚性球，且质量相同 D两小球碰后可以粘合在一起共同运动 答案 ABD,考点一 动量定理的理解和应用 1动量定理 (1)动量定理表示了合外力的冲量与动量变化间的因果关系：冲量是物体动量变化的原因，动量发生改变是物体合外力的冲量不为零的结果。 (2)动量定理的表达式是矢量式，应用动量定理时需要规定正方向。,(3)动量定理中的冲量是合外力的冲量，而不是某一个力的冲量。求合外力的冲量
4、有两种方法：一是先求所有外力的合力，再求合外力的冲量；二是先求每个力的冲量，再求所有外力冲量的矢量和。 2动量定理的应用 (1)应用Ip求变力的冲量：若作用在物体上的作用力是变力，不能直接用Ft求变力的冲量，则可求物体动量的变化p，等效代换变力的冲量I。,(2)应用pFt求恒力作用下物体的动量变化：若作用在物体上的作用力是恒力，可求该力的冲量Ft，等效代换动量的变化。 (3)应用动量定理解题的步骤： 选取研究对象； 确定所研究的物理过程及其始、终状态； 分析研究对象在所研究的物理过程中的受力情况； 规定正方向，根据动量定理列式； 解方程，统一单位，求得结果。,考向1 对动量定理的理解与应用 例
5、1 (2016泉州模拟)将质量为0.2 kg的小球以初速度6 m/s水平抛出，抛出点离地的高度为3.2 m，不计空气阻力。求： (1)小球从抛出到它将要着地的过程中重力的冲量； (2)小球将要着地时的动量。,答案 (1)1.6 Ns，方向竖直向下 (2)2 kgm/s，方向与水平面成53夹角斜向下,考向2 用动量定理解多过程问题 例2 在水平力F30 N的作用力下，质量m5 kg的物体由静止开始沿水平面运动。已知物体与水平面间的动摩擦因数0.2，若F作用6 s后撤去，撤去F后物体还能向前运动多长时间才停止？(g取10 m/s2),解析 解法一 用牛顿定律解： 在有水平力F作用时，物体做初速度为
6、零的匀加速运动；撤去F后，物体做匀减速运动。由于撤去F前后物体运动的加速度不同，所以用牛顿定律解答时必须分段研究在受F作用时，物体受到重力、地面支持力FN、水平力F和摩擦力Ff作用如图甲，设物体的加速度为a1，选F的方向为正方向，根据牛顿第二定律有：,FFfma1， FNmg， 根据滑动摩擦力公式有：FfFN。 以上三式联立解得物体做匀加速运动的加速度为,答案 12 s,规律总结 用动量定理解题的基本思路 (1)确定研究对象。在中学阶段用动量定理讨论的问题，其研究对象一般仅限于单个物体。 (2)对物体进行受力分析。可以先求每个力的冲量，再求各力冲量的矢量和合力的冲量；或先求合力，再求其冲量。,
7、(3)抓住过程的初末状态，选好正方向，确定各动量和冲量的正负号。 (4)根据动量定理列方程，如有必要还需要其他补充方程，最后代入数据求解。,考点二 动量守恒定律的理解及应用 1动量守恒定律的“五性”,2.动量守恒定律的三种表达式及对应意义 (1)pp，即系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p。 (2)ppp0，即系统总动量的增量为0。 (3) p1p2，即两个物体组成的系统中，一部分动量的增量与另一部分动量的增量大小相等、方向相反。,3应用动量守恒定律的解题步骤 (1)明确研究对象，确定系统的组成(系统包括哪几个物体及研究的过程)； (2)进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或某一方
8、向上是否守恒)； (3)规定正方向，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。,考向1 动量守恒条件的判断 例3 (多选)如图113所示，A、B两物体的中间用一段细绳相连并有一压缩的弹簧，放在平板小车C上后，A、B、C均处于静止状态。若地面光滑，则在细绳被剪断后，A、B从C上未滑离之前，A、B在C上向相反方向滑动的过程中,图113 A若A、B与C之间的摩擦力大小相同，则A、B组成的系统动量守恒，A、B、C组成的系统动量守恒,B若A、B与C之间的摩擦力大小相同，则A、B组成的系统动量不守恒，A、B、C组成的系统动量守恒 C若A、B与C之间的摩擦
9、力大小不相同，则A、B组成的系统动量不守恒，A、B、C组成的系统动量不守恒 D若A、B与C之间的摩擦力大小不相同，则A、B组成的系统动量不守恒，A、B、C组成的系统动量守恒,解析 当A、B两物体组成一个系统时，弹簧的弹力为内力，而A、B与C之间的摩擦力为外力。当A、B与C之间的摩擦力大小不相等时，A、B组成的系统所受合外力不为零，动量不守恒；当A、B与C之间的摩擦力大小相等时，A、B组成的系统所受合外力为零，动量守恒。对A、B、C组成的系统，弹簧的弹力及A、B与C之间的摩擦力均属于内力，无论A、B与C之间的摩擦力大小是否相等，系统所受的合外力均为零，系统的动量守恒。故选项A、D正确。 答案 A
10、D,考向2 动量守恒的计算 例4 (2016南京模拟)如图114所示，甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0。为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度。(不计水的阻力),图114,解析 设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为vmin，抛出货物后船的速度为v1，甲船上的人接到货物后船的速度为v2，由动量守恒定律得 12mv011mv1mvmin 10m2v0mvmin11mv2 为避免两船相撞应满足v1v2 联立式得vmin4v0。 答案 4v0,考点三 碰撞、
11、爆炸与反冲 1对碰撞的理解 (1)发生碰撞的物体间一般作用力很大，作用时间很短；各物体作用前后各自动量变化显著；物体在作用时间内位移可忽略。 (2)即使碰撞过程中系统所受合外力不等于零，由于内力远大于外力，作用时间又很短，故外力的作用可忽略，认为系统的动量是守恒的。,(3)若碰撞过程中没有其他形式的能转化为机械能，则系统碰撞后的总机械能不可能大于碰撞前系统的总机械能。 2物体的碰撞是否为弹性碰撞的判断 弹性碰撞是碰撞过程中无机械能损失的碰撞，遵循的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的碰撞是弹性碰撞。 (2)题目中明确告诉是
12、弹性小球、光滑钢球或分子(原子等微观粒子)碰撞的，都是弹性碰撞。 3碰撞现象满足的规律 (1)动量守恒定律。 (2)机械能不增加。,(3)速度要合理。 碰前两物体同向运动，若要发生碰撞，则应有v后v前，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有v前v后。 碰前两物体相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都不改变。,4对反冲现象的三点说明 (1)系统内的不同部分在强大内力作用下向相反方向运动，通常用动量守恒来处理。 (2)反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总机械能增加。 (3)反冲运动中平均动量守恒。,5爆炸现象的三个规律 (1)动量守恒：由于爆炸是在极短的时
13、间内完成的，爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力，所以在爆炸过程中，系统的总动量守恒。 (2)动能增加：在爆炸过程中，由于有其他形式的能量(如化学能)转化为动能，所以爆炸后系统的总动能增加。 (3)位置不变：爆炸的时间极短，因而作用过程中，物体产生的位移很小，一般可忽略不计，可以认为爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动。,考向1 碰撞规律的应用 例5 (2015课标)如图115所示，在足够长的光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直线上，A位于B、C之间。A的质量为m，B、C的质量都为M，三者均处于静止状态。现使A以某一速度向右运动，求m和M之间应满足什么条件，才能使A只与B、C各发生
14、一次碰撞。设物体间的碰撞都是弹性的。,图115,考向2 反冲类问题 例6 平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定车上的货厢边沿水平方向跳出，落在平板车地板上的A点，距货厢的水平距离为l4 m，如图116所示。人的质量为m，车连同货厢的质量为M4m，货厢高度为h1.25 m，求：,图116 (1)车从人跳出后到落到地板期间的反冲速度； (2)人落在地板上并站定以后，车还运动吗？车在地面上移动的位移是多少？(g取10 m/s2),人落到车上A点的过程，系统水平方向的动量守恒(水平方向系统不受外力)，人落到车上前的水平速度大小仍为v1，车的速度大小为v2，落到车上后设它们的共同速度为v，根
15、据水平方向动量守恒，得 mv1Mv2(Mm)v，则v0， 故人落到车上A点站定后车的速度为零。 答案 (1)1.6 m/s (2)车不运动 0.8 m,考向3 动量守恒定律与功能关系的综合应用 例7 (2013新课标全国)在粗糙的水平桌面上有两个静止的木块A和B，两者相距为d，现给A一初速度，使A与B发生弹性正碰，碰撞时间极短。当两木块都停止运动后，相距仍然为d。已知两木块与桌面之间的动摩擦因数均为，B的质量为A的2倍，重力加速度大小为g。求A的初速度的大小。,考点四 实验：验证动量守恒定律 1方案一：利用气垫导轨完成一维碰撞实验 (1)测质量：用天平测出滑块质量。 (2)安装：正确安装好气垫导轨。 (3)实验：接通电源，利用配套的光电计时装置测出两滑块各种情况下碰撞前后的速度(改变滑块的质量。改变滑块的初速度大小和方向)。 (4)验证：一维碰撞中的动量守恒,2方案二：利用等长悬线悬挂等大小球完成一维碰撞实验 (1)测质量：用天平测出两小球的质量m1、m2。 (2)安装：把两个等大小球用等长悬线悬挂起来。 (3)实验：一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。,(4)测速度：可以测量小球被拉起的角度，从而算出碰撞前对应小球的速度，测量碰撞后小球摆起的角度，算出碰撞后对应小球的速度。 (5)改变条件：改变碰撞条件，重复实验。 (6)验证：一维碰撞中的动量守恒。 3方案三
