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第二课时
动量守恒定律及其应用
第十六章
动量守恒定律
知识清单
1.动量守恒定律
(1)内容:如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为零,则这个系统的总动量保持不变。?
(2)表达式:
p1+p2=p1'+p2’
m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2’
(作用前后动量相等)
Δp=0(系统动量的增量为零)
?
Δp1=-Δp2(相互作用的两个物体组成的系统,两物体动量的增量大小相等,方向相反)。
(3)适用条件:系统不受外力或者所受外力的矢量和为零。
知识清单
2.对系统“总动量保持不变”的理解
(1)系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等,不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等。
(2)系统的总动量保持不变,但系统内每个物体的动量可能都在不断变化。
(3)系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和,总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变。
3.分清系统的内力和外力
分析系统内物体的受力时,要分清哪些是系统的内力,哪些是系统外的物体对系统的作用力。系统的内力是系统内物体相互作用,它们对系统的冲量的矢量和为零,虽然改变某个物体的动量,但不改变系统的总动量。
考点巧讲
一
.
系统动量守恒的判断和守恒条件的理解
动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体系统,其成立的条件:
(1)理想条件:系统不受外力。
(2)实际条件:系统所受外力矢量和为零。
(3)近似条件:系统所受外力比相互作用的内力小得多,外力的作用可以被忽略。
(4)推广条件:系统所受外力的矢量和虽不为零,但在某一方向上,系统不受外力或所受外力的矢量和为零,则系统在这一方向上动量守恒。
考点巧讲
考点一:对动量守恒定律条件的理解:
例1.如图所示,A、B两物体质量之比mA∶mB=3∶2,原来静止在平板小车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当弹簧突然释放后,则下列说法正确的是(
)
A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成的系统动量守恒
B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成的系统动量守恒
C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成的系统动量守恒
D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成的系统动量守恒
BCD
考点巧讲
考点一:对动量守恒定律条件的理解:
变式1.如图所示,在光滑的水平面上有一静止的斜面,斜面光滑,现有一个小球从斜面顶端由静止释放,在小球下滑的过程中,以下说法正确的是(
)
A.斜面和小球组成的系统动量守恒
B.斜面和小球组成的系统仅在水平方向上动量守恒
C.斜面向右运动
D.斜面静止不动
BC
考点巧讲
考点一:对动量守恒定律条件的理解:
变式2.一颗手榴弹被投出后到达最高点时的速度为v0=10
m/s,设它炸成两块后,质量为0.4
kg的大块速度大小为250
m/s,方向与原来方向相反,若取v0方向为正方向,则质量为0.2
kg的小块速度为( )
A.-470
m/s
B.530
m/s
C.470
m/s
D.800
m/s
B
考点巧讲
考点二、对动量守恒定律的理解:
(1)系统性:动量守恒定律的研究对象不是单一物体而是几个相互作用的物体组成的系统,动量保持不变并不是每个物体动量保持不变,而是系统总动量保持不变.
(2)矢量性:表达式p1+p2=p1′+p2′是一个矢量式,其矢量性表现在:系统的总动量在相互作用前后不仅大小相等,而且方向也相同.求初、末状态系统的总动量时,如果各物体动量方向在同一直线上,要选取正方向,将矢量运算转化为代数运算.
(3)相对性:动量守恒定律中,系统中各物体在相互作用前后的动量必须相对于同一惯性系,各物体的速度通常均为相对于地面的速度.
(4)同时性:动量守恒定律中p1、p2……必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量,p1′、p2′……必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量,不同时刻的动量不能相加.
(5)普适性:动量守恒定律不仅适用于两个物体组成的系统,也适用于多个物体组成的系统;不仅适用于宏观物体组成的系统,也适用于微观粒子组成的系统.
考点巧讲
考点二、对动量守恒定律的理解
例2.
将两个完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上,水平面光滑.开始时甲车速度大小为3
m/s,乙车速度大小为2
m/s,方向相反并在同一直线上,如图所示.
(1)当乙车速度为零时,甲车的速度多大?方向如何?
(2)由于磁性极强,故两车不会相碰,那么两车的距离最小时,乙车的速度是多大?方向如何?
规律小结
考点巧讲
在动量守恒定律的应用中,常常会遇到相互作用的两物体相距最近、避免相碰和物体开始反向运动等临界问题。分析临界问题的关键是寻找临界状态,临界状态的出现是有条件的,这个条件就是临界条件,临界条件往往表现为某个(或某些)物理量的特定取值。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(速度相同)与相对位移关系,这些特定关系的判断是求解这类问题的关键。
考点巧讲
考点二、对动量守恒定律的理解
变式3.质量m1=10
g的小球在光滑的水平桌面上以30
cm/s的速率向右运动,恰遇上质量为m2=50
g的小球以10
cm/s的速率向左运动,碰撞后,小球m2恰好停止,则碰后小球m1的速度大小和方向如何?
规律小结
考点巧讲
应用动量守恒定律解题的步骤
特别注意:
系统内各物体的动量必须相对于同一参考系,一般都是选地面为参考系,即各物体都是相对地面的速度。
考点巧讲
考点三:
多物体、多过程动量守恒定律的应用
例3.如图所示,A、B两个木块质量分别为2kg与0.9kg,A、B与水平地面间接触光滑,上表面粗糙,质量为0.1kg的铁块以10m/s的速度从A的左端向右滑动,最后铁块与B的共同速度大小为0.5
m/s,求:
(1)A的最终速度大小;
(2)铁块刚滑上B时的速度大小.
考点巧讲
考点三:
多物体、多过程动量守恒定律的应用
变式4.如图所示,光滑水平面上有三个木块A、B、C,质量分别为mA=mC=2m、mB=m.
A、B用细绳连接,中间有一压缩的弹簧(弹簧与木块不栓接).开始时A、B以共同速度v0运动,C静止.某时刻细绳突然断开,A、B被弹开,然后B又与C发生碰撞并粘在一起,最终三木块速度恰好相同,求B与C碰撞前B的速度.
考点巧讲
针对训练:
1.下列情形中,满足动量守恒条件的是( )
A.用铁锤打击放在铁砧上的铁块,打击过程中,铁锤和铁块的总动量
B.子弹水平穿过放在光滑桌面上的木块的过程中,子弹和木块的总动量
C.子弹水平穿过墙壁的过程中,子弹和墙壁的总动量
D.棒击垒球的过程中,棒和垒球的总动量
B
考点巧讲
针对训练:
2.木块a和b用一根轻弹簧连接起来,放在光滑水平面上,a紧靠在墙壁上.在b上施加向左的水平力使弹簧压缩,如图所示.当撤去外力后,说法正确的是(
)
A.a尚未离开墙壁前,a和b组成的系统动量守恒
B.a尚未离开墙壁前,a和b组成的系统动量不守恒
C.a离开墙壁后,a和b组成的系统动量守恒
D.a离开墙壁后,a和b组成的系统动量不守恒
BC
考点巧讲
针对训练:
3.关于系统动量守恒的条件,下列说法中正确的是( )
A.只要系统内存在摩擦力,系统的动量就不可能守恒
B.只要系统中有一个物体具有加速度,系统的动量就不守恒
C.只要系统所受的合外力为零,系统的动量就守恒
D.系统中所有物体的加速度都为零时,系统的总动量不一定守恒
C
考点巧讲
针对训练:
4.如图所示,物体A的质量是B的2倍,中间有一压缩弹簧,放在光滑水平面上,由静止同时放开两物体后一小段时间内(
)
A.A的速度是B的一半
B.A的动量大于B的动量
C.A受的力大于B受的力
D.总动量为零
AD
考点巧讲
针对训练:
5.如图所示,小车与木箱紧挨着静放在光滑的水平冰面上,现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱,关于上述过程,下列说法中正确的是( )
A.男孩和木箱组成的系统动量守恒
B.小车与木箱组成的系统动量守恒
C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒
D.木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同
C
作业:
1.整理本张试卷,深思错题;
2.复习三种模型,完成学案三。