高中物理 1.4 动量守恒定律的应用(第2课时)课件 教科版选修3-5 .ppt
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,第一章碰撞与动量守恒,1.3动量守恒定律的应用第二课时,1.进一步理解动量守恒定律的含义,理解动量守恒定律的系统性、相对性、矢量性和独立性.2.进一步熟练掌握应用动量守恒定律解决问题的方法步骤.,学习目标定位,学习探究区,一、把握守恒条件,合理选取系统,二、认真分析物理过程,合理选择初末状态,三、动量守恒定律应用中的临界问题分析,一、把握守恒条件,合理选取系统,1.动量守恒定律成立的条件:(1)系统不受外力或所受外力的合力为零;(2)系统在某一方向上不受外力或所受外力的合力为零;(3)系统的内力远大于外力.2.动量守恒定律的研究对象是系统.选择多个物体组成的系统时,必须对此系统进行受力分析,分清内力与外力,然后判断是否符合动量守恒的条件.,例1质量为M和m0的滑块用轻弹簧连接,以恒定速度v沿光滑水平面运动,与位于正对面的质量为m的静止滑块发生碰撞,如图1所示,碰撞时间极短,在此过程中,下列说法正确的是(),图1,A.M、m0、m速度均发生变化,碰后分别为v1、v2、v3,且满足(Mm0)vMv1mv2m0v3B.m0的速度不变,M和m的速度变为v1和v2,且满足MvMv1mv2C.m0的速度不变,M和m的速度都变为v,且满足Mv(Mm)vD.M、m0、m速度均发生变化,M和m0的速度都变为v1,m的速度变为v2,且满足(Mm0)v(Mm0)v1mv2,解析M和m碰撞时间极短,在极短的时间内弹簧形变极小,可忽略不计,因而m0在水平方向上没有受到外力作用,动量不变(速度不变),可以认为碰撞过程中m0没有参与,只涉及M和m,由于水平面光滑,弹簧形变极小,所以M和m组成的系统水平方向动量守恒,两者碰撞后可能具有共同速度,也可能分开,所以只有B、C正确.答案BC,例2如图2所示,一辆沙车的总质量为M,静止于光滑的水平面上.一个质量为m的物体A以速度v落入沙车中,v与水平方向成角,求物体落入砂车后车的速度v.,图2,解析物体和沙车作用时总动量不守恒,而水平面光滑,系统在水平方向上动量守恒,即mvcos(Mm)v,得vmvcos/(Mm).答案mvcos/(Mm),二、认真分析物理过程,合理选择初末状态,对于由多个物体组成的系统,由于物体较多,作用过程较为复杂,这时往往要根据作用过程中的不同阶段,将系统内的物体按作用的关系分成几个小系统,对不同阶段、不同的小系统准确选取初、末状态,分别列动量守恒定律方程求解.,例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mA0.5kg,mB0.3kg,它们的下底面光滑,上表面粗糙;另有一质量mC0.1kg的滑块C(可视为质点),以vC25m/s的速度恰好水平地滑到A的上表面,如图3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3,(1)木块A的最终速度vA;,解析这是一个由A、B、C三个物体组成的系统,以该系统为研究对象,当C在A、B上滑动时,A、B、C三个物体间存在相互作用,但在水平方向不存在其他外力作用,因此系统的动量守恒.,(1)当C滑上A后,由于有摩擦力作用,其将带动A和B一起运动,直到C滑上B后,A、B两木块分离,分离时木块A的速度为vA.最后C相对静止在B上,与B以共同速度vB3.0m/s运动,由动量守恒定律有:mCvCmAvA(mBmC)vB.,所以vAm/s2.6m/s.方向与vC相同答案2.6m/s,方向与vC相同,(2)滑块C离开A时的速度vC.,解析C离开A时的速度为vC,B与A的速度同为vA,我们再以B、C为系统,C滑上B后与A分离,C、B系统水平方向动量守恒.由动量守恒定律有:mBvAmCvC(mBmC)vB,所以vCm/s4.2m/s.方向与vC相同答案4.2m/s,方向与vC相同,返回,三、动量守恒定律应用中的临界问题分析,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.,例4如图4所示,甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏.甲和他的冰车总质量共为30kg,乙和他的冰车总质量也是30kg.游戏时,甲推着一个质量为15kg的箱子和他一起以2m/s的速度滑行,乙以同样大小的速度迎面滑来.为了避免相撞,甲突然将箱子沿冰面推给乙,箱子滑到乙处,乙迅速抓住.若不计冰面摩擦,求甲至少以多大速度(相对地)将箱子推出,才能避免与乙相撞.,图4,解析要想刚好避免相撞,要求乙抓住箱子后与甲的速度正好相等,设甲推出箱子后的速度为v1,箱子的速度为v,乙抓住箱子后的速度为v2.对甲和箱子,推箱子前后动量守恒,以初速度方向为正,由动量守恒定律得(Mm)v0mvMv1对乙和箱子,抓住箱子前后动量守恒,以箱子初速度方向为正,由动量守恒定律mvMv0(mM)v2,刚好不相撞的条件是v1v2联立以上三式解得v5.2m/s,方向与甲和箱子的初速度方向相同.答案5.2m/s,方向与甲和箱子的初速度方向相同,返回,自我检测区,1,2,3,4,1,2,3,4,1.如图5所示,设车厢长为L,质量为M,静止在光滑的水平面上,车厢内有一质量为m的物体以初速度v0向右运动,与车厢壁来回碰撞n次后,静止在车厢中,这时车厢的速度是(),图5,A.v0,水平向右B.0C.,水平向右D.,水平向左,1,2,3,4,解析由动量守恒定律得,mv0(Mm)v得v,方向与v0方向相同.答案C,1,2,3,4,2.质量为1kg的物体在离地面高5m处自由下落,正好落在以5m/s的速度沿光滑水平面匀速行驶的装有沙子的小车中,车和沙子的总质量为4kg,当物体与小车相对静止后,小车的速度为()A.3m/sB.4m/sC.5m/sD.6m/s,解析物体落入小车中,系统水平方向动量守恒,由(Mm)vMv0可得小车最终速度v4m/s.,B,1,2,3,4,3.如图6所示,小车放在光滑的水平面上,将系着绳的小球拉开到一定的角度,然后同时放开小球和小车,那么在以后的过程中()A.小球向左摆动时,小车也向左运动,且系统动量守恒B.小球向左摆动时,小车向右运动,且系统动量守恒,图6,1,2,3,4,C.小球向左摆到最高点,小球的速度为零而小车的速度不为零D.在任意时刻,小球和小车在水平方向上的动量一定大小相等、方向相反,解析以小球和小车组成的系统为研究对象,在水平方向上不受力的作用,所以系统的动量在水平方向上始终守恒.由于初始状态小车与小球均静止,所以小球与小车在水平方向上的动量要么都为零要么大小相等,方向相反,所以A、C错,B、D对.答案BD,1,2,3,4,4.质量为M2kg的小平板车静止在光滑水平面上,车的一端静止着质量为mA2kg的物体A(可视为质点),如图7所示,一颗质量为mB20g的子弹以600m/s的水平速度射穿A后,速度变为100m/s,最后物体A仍静止在车上,若物体A与小车间的动摩擦因数0.5,取g10m/s2,求平板车最后的速度是多大.,图7,1,2,3,4,解析子弹射穿A后,A在水平方向获得一个速度vA,最后当A相对平板车静止时,它们的共同速度为v.子弹射穿A的过程极短,因此平板车对A的摩擦力、子弹的重力作用可略去,即认为子弹和A组成的系统水平方向动量守恒,同时,由于作用时间极短,可认为A的位置没有发生变化,设子弹射穿A后的速度为v,由动量守恒定律有mBv0mBvmAvA,,1,2,3,4,得vAm/s5m/sA获得速度vA相对平板车滑动,由于A与平板车间有摩擦,最后A相对平板车静止,以共同速度v运动,对于A与平板车组成的系统,水平方向动量守恒,因此有:mAvA(mAM)v,所以vm/s2.5m/s.答案2.5m/s,- 配套讲稿:
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