高中物理第一章动量守恒定律本章整合 课件 新人教版选择性必修第一册（22张PPT）

(共22张PPT)
本章整合
第一章
2021
知识网络 体系构建
本章知识可分为四部分:第一是动量;第二是冲量;第三是动量定理;第四是动量守恒定律。
1.通过下图思考关于动量的相关内容。
2.通过下图思考关于冲量的相关内容。
3.通过下图思考动量定理的相关内容。
4.通过下图思考动量守恒定律的相关内容。
重点题型 归纳整合
一、
动量与其他力学知识的综合考查
例题1如图的水平轨道中,AC段的中点B的正上方有一探测器,C处有一竖直挡板,物体P1沿轨道向右以速度v1与静止在A点的物体P2碰撞,并接合成复合体P,以此碰撞时刻为计时零点。探测器只在t1=2 s至t2=4 s内工作。已知P1、P2的质量都为m=1 kg。P与AC间的动摩擦因数为μ=0.1。AB段长l=4 m,g取10 m/s2,P1、P2和P均视为质点。P与挡板的碰撞为弹性碰撞。
(1)若v1=6 m/s,求P1、P2碰撞后瞬间的速度大小v和碰撞损失的动能ΔE;
(2)若P与挡板碰撞后,能在探测器的工作时间内通过B点,求v1的取值范围和P向左经过A点时的最大动能E。
答案 (1)3 m/s　9 J　(2)10 m/s≤v1≤14 m/s　17 J
规律方法 运用牛顿运动定律、动量、能量解题是解决动力学问题的三条重要途径。求解这类问题时要注意正确选取对象、状态、过程,并恰当选择物理规律。
1.牛顿运动定律和运动学公式
研究某一时刻(或某一位置)的动力学问题应使用牛顿第二定律,研究某一个恒力作用过程的动力学问题,且又直接涉及物体的加速度问题,应使用运动学公式和牛顿第二定律求解。
如物体在拉力和摩擦力作用下沿水平面运动瞬间的牛顿第二定律方程:
F-Ff=ma。
物体沿轨道在竖直面内做圆周运动,最低点的向心力方程:
2.动量定理和动量守恒定律
(1)对于不涉及物体运动过程中的加速度而涉及物体运动时间的问题,特别对于打击一类的问题,因时间短且冲力随时间变化,则应用动量定理求解,Ft=mv-mv0。
(2)对于碰撞、爆炸、反冲一类的问题,若只涉及初、末速度而不涉及力、时间,应用动量守恒定律求解。
3.动能定理和能量守恒定律
(1)对于不涉及物体运动过程中的加速度和时间问题,无论是恒力做功还是变力做功,一般都利用动能定理求解。
(2)如果物体只有重力和弹簧弹力做功而又不涉及运动过程的加速度和时间问题,则采用机械能守恒定律求解。
(3)对于相互作用的两物体,若明确两物体相对滑动的距离,应考虑选用能量守恒定律建立方程。
变式训练1(2020河北石家庄二中月考)如图所示,粗糙的水平面连接一个竖直平面内的半圆形光滑轨道,其半径为R=0.1 m,半圆形轨道的底端放置一个质量为m=0.1 kg的小球B,水平面上有一个质量为M=0.3 kg的小球A以初速度v0=4 m/s开始向着小球B运动,经过时间t=0.8 s与B发生弹性碰撞。两小球均可以看成质点,它们的碰撞时间极短,且已知小球A与水平面间的动摩擦因数μ=0.25,求:
(1)两小球碰撞前A的速度大小;
(2)小球B运动到最高点C时对轨道的压力;
(3)小球A所停的位置距半圆形轨道最低点的距离。
解析 (1)以v0的方向为正方向,碰撞前对A由动量定理有-μMgt=MvA-Mv0
解得vA=2 m/s
(2)对A、B,碰撞前后动量守恒,有MvA=MvA'+mvB
因A、B发生弹性碰撞,故碰撞前后动能保持不变
(3)A沿圆轨道运动时 MvA'2因此A沿圆轨道运动到其能到达的最高点后又原路返回轨道底端,此时A的速度大小为1 m/s。
由动能定理得-μMgs=0- MvA'2
解得s=0.2 m
答案 (1)2 m/s　(2)4 N,方向竖直向上　(3)0.2 m
二、
动量守恒定律应用中的临界问题
例题2如图所示,光滑水平面上停放一个木箱和小车,木箱质量为m,小车和人的总质量为m0,m0∶m=4∶1,人以速度v沿水平方向将木箱推出,木箱被挡板以原速率反弹回来以后,人接住木箱再以同样大小的速度v第二次推出木箱,木箱又被以原速率反弹……问人最多能推几次木箱
解析 选木箱、人和小车组成的系统为研究对象,取向右为正方向。设第n次推出木箱后人与小车的速度为vn,第n次接住后速度为vn',则由动量守恒定律可知:
第一次推出后有0=m0v1-mv,则v1= ,
第一次接住后有m0v1+mv=(m0+m)v1',
第二次推出后有(m0+m)v1'=m0v2-mv,则v2= ,
第二次接住后有m0v2+mv=(m0+m)v2',
……
第n-1次接住m0vn-1+mv=(m0+m)vn-1',
第n次推出(m0+m)vn-1'=m0vn-mv,
即vn= mv,
当vn≥v时,人就接不到木箱了,由此得,n≥2.5,分析可知应取n=3,所以人最多能推3次木箱。
答案 3次
规律方法 1.寻找临界状态
题设情景中看是否有相互作用的两物体相距最近、恰好滑离、避免相碰和物体开始反向运动等临界状态。
2.挖掘临界条件
在与动量相关的临界问题中,临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系。
3.常见类型
(1)涉及弹簧类的临界问题
对于由弹簧组成的系统,在物体间发生相互作用的过程中,当弹簧被压缩到最短或拉伸到最长时,弹簧两端的两个物体的速度必然相等。
(2)涉及相互作用边界的临界问题
在物体滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的过程中,由于物体间弹力的作用,斜面在水平方向上将做加速运动,物体滑到斜面上最高点的临界条件是物体与斜面沿水平方向具有共同的速度,物体到达斜面顶端时,在竖直方向上的分速度等于零。
(3)子弹打木块类的临界问题:子弹刚好击穿木块的临界条件为子弹穿出时的速度与木块的速度相同,子弹的位移为木块的位移与木块厚度之和。
变式训练2如图所示,甲车的质量是m甲=2 kg,静止在光滑水平面上,上表面光滑,右端放一个质量为m=1 kg可视为质点的小物体,乙车质量为m乙=4 kg,以v乙=9 m/s的速度向左运动,与甲车碰撞以后甲车获得v甲'=8 m/s的速度,物体滑到乙车上,若乙车上表面与物体的动摩擦因数为0.5,则乙车至少多长才能保证物体不从乙车上滑下 (g取10 m/s2)
解析 乙与甲碰撞动量守恒,有
m乙v乙=m乙v乙'+m甲v甲'
小物体m在乙上滑动至有共同速度v,对小物体与乙车运用动量守恒定律得m乙v乙'=(m+m乙)v
代入数据解得Δx=2 m
所以乙车长至少为2 m,才能保证物体不滑下。
答案 2 m