高中物理一輪復(fù)習(xí) 第1章 動(dòng)量守恒定律課件 新人教版選修3-5

1、第1節(jié)　動(dòng)量　動(dòng)量守恒定律,一、動(dòng)量、動(dòng)能及動(dòng)量變化量的比較,特別提醒：(1)當(dāng)物體的速度大小不變，方向變化時(shí)，動(dòng)量一定改變，動(dòng)能卻不變化，如勻速圓周運(yùn)動(dòng)．(2)動(dòng)能從能量角度描述物體的狀態(tài)，動(dòng)量從運(yùn)動(dòng)物體的作用效果方面描述物體的狀態(tài).,1. 內(nèi)力：系統(tǒng)內(nèi)部物體之間的相互作用力. 2. 外力：系統(tǒng)外部物體對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部物體的作用力,1. 內(nèi)容：相互作用的物體組成的系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量就保持不變，這就是動(dòng)量守恒

2、定律.,三、動(dòng)量守恒定律,二、內(nèi)力和外力,2. 動(dòng)量守恒的條件,守恒條件,,（1）系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力之和為零。,（2）系統(tǒng)所受的外力之和雖不為零，但比系統(tǒng)內(nèi)力小得多，可以忽略不計(jì)。,（3）系統(tǒng)某一方向不受外力或所受外力的矢量和為零，或外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力，則系統(tǒng)在該方向動(dòng)量守恒。,3. 常用的表達(dá)方式(1)p＝p′或p1＋p2＝p1′＋p2′對(duì)于選定的系統(tǒng)，相互作用前總動(dòng)量p等于相互作用后總動(dòng)量p′. (2)Δp1＝－Δp

3、2相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，一個(gè)物體的動(dòng)量變化量與另一個(gè)物體的動(dòng)量變化量大小相等、方向相反. (3)Δp＝0系統(tǒng)總動(dòng)量的變化量為零.,4. 動(dòng)量守恒定律應(yīng)用時(shí)的關(guān)鍵點(diǎn),5. 應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的一般步驟,明確研究對(duì)象，確定系統(tǒng)的組成,受力分析，確定動(dòng)量是否守恒,確定初末狀態(tài)，計(jì)算初末動(dòng)量,規(guī)定正方向，建立動(dòng)量守恒方程,代入數(shù)據(jù)求解，討論結(jié)果是否正確,,,,,6. 動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用(1)碰撞的種類及特點(diǎn),結(jié)論：(1)當(dāng)兩

4、球質(zhì)量相等時(shí)，兩球碰撞后交換了速度．(2)當(dāng)質(zhì)量大的球碰質(zhì)量小的球時(shí)，碰撞后兩球都向前運(yùn)動(dòng)．(3)當(dāng)質(zhì)量小的球碰質(zhì)量大的球時(shí)，碰撞后質(zhì)量小的球被反彈回來．,3. 碰撞、爆炸和反沖現(xiàn)象的特點(diǎn),對(duì)動(dòng)量守恒條件的理解,分析下列情況中系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒(　　)A. 如圖甲所示，小車停在光滑水平面上，車上的人在車上走動(dòng)時(shí)，對(duì)人與車組成的系統(tǒng)B. 子彈射入放在光滑水平面上的木塊中對(duì)子彈與木塊組成的系統(tǒng)(如圖乙)C. 子彈射入緊靠墻角的木塊

5、中，對(duì)子彈與木塊組成的系統(tǒng)D. 斜向上拋出的手榴彈在空中炸開時(shí),【點(diǎn)撥】,解析：對(duì)于人和車組成的系統(tǒng)，人和車之間的力是內(nèi)力，系統(tǒng)所受的外力有重力和支持力，合外力為零，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，A正確；子彈射入木塊過程中，雖然子彈和木塊之間的力很大，但這是內(nèi)力，木塊放在光滑水平面上，系統(tǒng)所受的合外力為零，動(dòng)量守恒，B正確；子彈射入緊靠墻角的木塊時(shí)，墻對(duì)木塊有力的作用，系統(tǒng)所受的合外力不為零，系統(tǒng)的動(dòng)量減小，C錯(cuò)誤；斜向上拋出的手榴彈在空中炸開時(shí)，

6、雖然受到重力作用，合外力不為零，但爆炸的內(nèi)力遠(yuǎn)大于重力，動(dòng)量近似守恒，D正確. 答案：ABD,動(dòng)量守恒的應(yīng)用,(2010·山東理綜卷)如圖所示，滑塊A、C質(zhì)量均為m，滑塊B質(zhì)量為3/2m. 開始時(shí)A、B分別以v1、v2的速度沿光滑水平軌道向固定在右側(cè)的擋板運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)將C無初速地放在A上，并與A粘合不再分開，此時(shí)A與B相距較近，B與擋板相距足夠遠(yuǎn). 若B與擋板碰撞將以原速率反彈，A與B碰撞將粘合在一起. 為使B能與擋板碰撞兩次，

7、v1、v2應(yīng)滿足什么關(guān)系？,【點(diǎn)撥】　(1)分清運(yùn)動(dòng)的過程，判斷選擇的研究系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒．(2)判斷B能碰撞兩次的條件.,點(diǎn)睛筆記例題中考查的是三個(gè)物體多個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)量守恒，因此解答中如何劃分運(yùn)動(dòng)過程，分析運(yùn)動(dòng)中應(yīng)該遵循的規(guī)律是十分關(guān)鍵的，并且題目中還有一個(gè)難點(diǎn)就是要結(jié)合好B能碰撞兩次的條件是，B在發(fā)生第一次碰撞后才和A粘合在一起，這就要求碰前A的速度小于B的速度，碰后速度不為零且沿A物體的原運(yùn)動(dòng)方向.,動(dòng)量守恒的臨界問題

8、,如圖所示，甲車質(zhì)量m1＝20 kg，車上有質(zhì)量M＝50 kg的人，甲車(連同車上的人)以v＝3 m/s的速度向右滑行. 此時(shí)質(zhì)量m2＝50 kg的乙車正以v0＝1.8 m/s的速度迎面滑來，為了避免兩車相撞，當(dāng)兩車相距適當(dāng)距離時(shí)，人從甲車跳到乙車上，已知乙車足夠長(zhǎng)，求人跳出甲車的水平速度(相對(duì)地面)應(yīng)當(dāng)在什么范圍內(nèi)才能避免兩車相撞？(不計(jì)地面和小車間的摩擦，取g＝10 m/s2),【點(diǎn)撥】　人跳到乙車上后，如果兩車同向，且甲車的速度小

9、于或等于乙車的速度就可以避免兩車相撞，人跳離甲車的過程和人落到乙車的過程中系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒.,解析：以人、甲車、乙車組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，設(shè)甲車、乙車與人具有相同的速度v′，由動(dòng)量守恒得(m1＋M)v－m2v0＝(m1＋m2＋M)v′，解得v′＝1 m/s. 以人與甲車組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，設(shè)人跳離甲車時(shí)速度為v2，由動(dòng)量守恒得(m1＋M)v＝m1v′＋Mv2，解得v2＝3.8 m/s. 因此，只要人跳離甲車的速度v2≥3.8

10、m/s，就可避免兩車相撞. 答案：v2≥3.8 m/s,動(dòng)量守恒的綜合應(yīng)用,(2010·天津理綜卷)如圖所示， 小球A系在細(xì)線的一端，線的另一端固定在O點(diǎn)，O點(diǎn)到水平面的距離為h. 物塊B的質(zhì)量是小球的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O點(diǎn)正下方，物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ. 現(xiàn)拉動(dòng)小球使線水平伸直，小球由靜止開始釋放，運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與物塊發(fā)生正碰(碰撞時(shí)間極短)，反彈后上升至最高點(diǎn)時(shí)到水平面的距離為h/16. 小球與物塊均

11、視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，求物塊在水平面上滑行的時(shí)間t.,【點(diǎn)撥】,在動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用中，往往能注意到根據(jù)系統(tǒng)受力判斷是否滿足守恒條件，也能注意到動(dòng)量守恒定律的矢量性，有時(shí)卻忽略了動(dòng)量守恒定律中各速度均為相對(duì)于地面的速度，且所有速度對(duì)應(yīng)的是同一時(shí)刻,質(zhì)量為M的小車，如圖所示，上面站著一個(gè)質(zhì)量為m的人， 以v0的速度在光滑的水平面上前進(jìn). 現(xiàn)在人用相對(duì)于小車為u的速度水平向后跳出后，車速增加了多少？,【錯(cuò)解】　錯(cuò)解一：把人

12、和車作為一個(gè)系統(tǒng)，水平方向不受外力，所以水平方向動(dòng)量守恒，設(shè)人跳出后，車速增加為Δv，以v0方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律：(M＋m)v0＝M(v0＋Δv)－mu，解得Δv＝m/M(v0＋u)．錯(cuò)解二：以人和車作為一個(gè)系統(tǒng)，水平方向不受外力，水平方向動(dòng)量守恒. 設(shè)人跳出后，車速增加為Δv，以v0方向?yàn)檎较? 人相對(duì)于地的速度為(u－v0)，由動(dòng)量守恒定律：(M＋m)v0＝M(v0＋Δv)－m(u－v0)，解得Δv＝m/Mv0,【正解】

13、　錯(cuò)解一的主要問題在于沒有把所有的速度都換算成同一慣性參考系中的速度. 因?yàn)轭}目中給出的v0是初狀態(tài)車對(duì)地的速度， 而人跳車時(shí)的速度u指的是對(duì)車的速度，在列動(dòng)量守恒方程時(shí)，應(yīng)把人跳車的速度變換成人對(duì)地的速度才可以運(yùn)算.,實(shí)驗(yàn)　 驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律,實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證一維碰撞中的動(dòng)量守恒．探究一維彈性碰撞的特點(diǎn)．實(shí)驗(yàn)原理在一維碰撞中的兩個(gè)物體，測(cè)出兩物體的質(zhì)量m和兩物體碰撞前后的速度v、v′，找出碰撞前的動(dòng)量p＝m1v1＋m2v2

14、及碰撞后的動(dòng)量p′＝m1v′1＋m2v′2，驗(yàn)證碰撞前后動(dòng)量是否守恒．,實(shí)驗(yàn)器材方案一： 氣墊導(dǎo)軌、光電計(jì)時(shí)器、天平、兩個(gè)滑塊、重物、彈簧片、細(xì)繩、彈性碰撞架、膠布、撞針、橡皮泥．方案二：帶細(xì)線的擺球(兩套)、鐵架臺(tái)、天平、量角器、坐標(biāo)紙、膠布等．方案三：光滑長(zhǎng)木板、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車(兩個(gè))、天平、撞針、橡皮泥．方案四：斜槽、重垂線、大小相等而質(zhì)量不等的小球兩個(gè)、白紙、復(fù)寫紙、刻度尺、圓規(guī)、天平、方木板一塊.,實(shí)驗(yàn)步驟方

15、案一：利用氣墊導(dǎo)軌完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)1. 測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出滑塊質(zhì)量．2. 安裝：正確安裝好氣墊導(dǎo)軌．3. 實(shí)驗(yàn)：接通電源，利用配套的光電計(jì)時(shí)裝置測(cè)出兩滑塊各種情況下碰撞前后的速度(改變滑塊的質(zhì)量；改變滑塊的初速度大小和方向)．4. 驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒．,方案二：利用等長(zhǎng)懸線懸掛等大小球完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)1. 測(cè)質(zhì)量：用天平測(cè)出兩小球的質(zhì)量m1、m2.2. 安裝：把兩個(gè)等大小球用等長(zhǎng)懸線掛起來．3. 實(shí)驗(yàn)：一個(gè)小球靜止

16、，拉起另一個(gè)小球，放下時(shí)它們相碰．4. 測(cè)速度：可以測(cè)量小球被拉起的角度，從而算出碰撞前對(duì)應(yīng)小球的速度，測(cè)量碰撞后小球擺起的角度，算出碰撞后對(duì)應(yīng)小球的速度．5. 改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)．6. 驗(yàn)證：一維碰撞中動(dòng)量守恒．,方案三：在光滑桌面上兩車碰撞完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)1. 測(cè)質(zhì)量：用天平分別測(cè)出兩小車的質(zhì)量m1、m2.2. 安裝：將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在光滑長(zhǎng)木板的一端，把紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，接在小車的后面，在兩小車的碰撞端分

17、別裝上撞針和橡皮泥．3. 實(shí)驗(yàn)：接通電源，讓小車A運(yùn)動(dòng)，小車B靜止，兩車碰撞時(shí)撞針插入橡皮泥中，把兩小車連接成一體．4. 測(cè)速度：通過測(cè)量紙帶上兩計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離及時(shí)間由v＝△x/△t算出速度．5. 改變條件：改變碰撞條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)．6. 驗(yàn)證：一維碰撞中的動(dòng)量守恒．,方案四：利用等大小球做平拋運(yùn)動(dòng)完成一維碰撞實(shí)驗(yàn)1. 先用天平測(cè)出小球質(zhì)量m1、m2.2. 按圖所示安裝好實(shí)驗(yàn)裝置，將斜槽固定在桌邊，使槽的末端切線水平，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)

18、裝置使兩小球碰時(shí)處于同一水平高度，且碰撞瞬間，入射球與被碰球的球心連線與軌道末端的切線平行，以確保正碰后的速度方向水平．3. 在地上放一塊方木板，木板上鋪一張白紙，在白紙上鋪放復(fù)寫紙．4. 在白紙上記下重垂線所指的位置O，它表示入射球m1碰前的位置．,5. 先不放被碰小球，讓入射小球從斜槽上同一高度處滾下，重復(fù)10次，用圓規(guī)畫盡可能小的圓把所有的小球落點(diǎn)圈在里面，圓心就是入射球發(fā)生碰撞前的落地點(diǎn)的平均位置P.6. 把被碰小球放在斜

19、槽末端上，讓入射小球從同一高度滾下，使它們發(fā)生正碰，重復(fù)10次，按步驟5求出入射小球落地點(diǎn)的平均位置M和被碰小球落地點(diǎn)的平均位置N.7. 過O和N在紙上作一直線．8. 用刻度尺量出線段OM、OP、O′N的長(zhǎng)度．把兩小球的質(zhì)量和相應(yīng)的數(shù)值代入m1·OP＝m1·OM＋m2·O′N，看是否成立．9. 整理實(shí)驗(yàn)器材放回原處．,誤差分析1. 系統(tǒng)誤差：主要來源于裝置本身是否符合要求，即：(1)碰撞是否為一維

20、碰撞．(2)實(shí)驗(yàn)是否滿足動(dòng)量守恒的條件：如氣墊導(dǎo)軌是否水平，兩球是否等大，方案三中是否平衡長(zhǎng)木板與車間的摩擦力．2. 偶然誤差：主要來源于質(zhì)量m和速度v的測(cè)量．3. 改進(jìn)措施：(1)設(shè)計(jì)方案時(shí)應(yīng)保證碰撞為一維碰撞，且盡量滿足動(dòng)量守恒的條件．(2)采取多次測(cè)量求平均值的方法減小偶然誤差．,注意事項(xiàng)1. 前提條件：碰撞的兩物體應(yīng)保證“水平”和“正碰”. 2. 方案提醒：(1)若利用氣墊導(dǎo)軌進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，調(diào)整氣墊導(dǎo)軌時(shí)，注意利用水平

21、儀確保導(dǎo)軌水平. (2)若利用擺球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，兩小球靜放時(shí)球心應(yīng)在同一水平線上，且剛好接觸，擺線豎直，將小球拉起后，兩條擺線應(yīng)在同一豎直面內(nèi). (3)若利用長(zhǎng)木板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可在長(zhǎng)木板下墊一小木片用以平衡摩擦力. 3. 探究結(jié)論：尋找的不變量必須在各種碰撞情況下都不改變.,(2010·沈陽模擬)某同學(xué)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和氣墊導(dǎo)軌做驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律的實(shí)驗(yàn)，氣墊導(dǎo)軌裝置如圖(a)所示，所用的氣墊導(dǎo)軌裝置由導(dǎo)軌、滑塊、彈射架等組成，在

22、空腔導(dǎo)軌的兩個(gè)工作面上均勻分布著一定數(shù)量的小孔，向?qū)к壙涨粌?nèi)不斷通入壓縮空氣，空氣會(huì)從小孔中噴出，使滑塊穩(wěn)定地漂浮在導(dǎo)軌上，這樣就大大減小了因滑塊和導(dǎo)軌之間的摩擦而引起的誤差．,(1)下面是實(shí)驗(yàn)的主要步驟：①安裝好氣墊導(dǎo)軌，調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌的調(diào)節(jié)旋鈕，使導(dǎo)軌水平；②向氣墊導(dǎo)軌通入壓縮空氣；③把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在緊靠氣墊導(dǎo)軌左端彈射架的外側(cè)，將紙帶穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與彈射架并固定在滑塊1的左端，調(diào)節(jié)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的高度，直至滑塊拖著紙帶移動(dòng)時(shí)，紙

23、帶始終在水平方向；④使滑塊1擠壓導(dǎo)軌左端彈射架上的橡皮繩；⑤把滑塊2放在氣墊導(dǎo)軌的中間；⑥先________，然后________，讓滑塊帶動(dòng)紙帶一起運(yùn)動(dòng)；,⑦取下紙帶，重復(fù)步驟④⑤⑥，選出理想的紙帶如圖(b)所示；⑧測(cè)得滑塊1的質(zhì)量310 g，滑塊2(包括橡皮泥)的質(zhì)量為205 g．完善實(shí)驗(yàn)步驟⑥的內(nèi)容．(2)已知打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0.02 s打一個(gè)點(diǎn)，計(jì)算可知兩滑塊相互作用前系統(tǒng)的總動(dòng)量為________ kg·m/

24、s；兩滑塊相互作用后系統(tǒng)的總動(dòng)量為________ kg·m/s(保留三位有效數(shù)字)．(3)試說明(2)中兩結(jié)果不完全相等的主要原因是________________________．,【答案】　(1)接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源　放開滑塊1(2)0.620　0.618　(3)紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器限位孔間存在摩擦,(2009·四川卷)氣墊導(dǎo)軌(如圖甲)工作時(shí)，空氣從導(dǎo)軌表面的小孔噴出，在導(dǎo)軌表面和滑塊內(nèi)表面之間形成一層薄薄的

25、空氣層，使滑塊不與導(dǎo)軌表面直接接觸，大大減小了滑塊運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力．為了驗(yàn)證動(dòng)量守恒定律，在水平氣墊導(dǎo)軌上放置兩個(gè)質(zhì)量均為a的滑塊，每個(gè)滑塊的一端分別與穿過打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的紙帶相連，兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器所用電源的頻率均為b.氣墊導(dǎo)軌正常工作后，接通兩個(gè)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，并讓兩滑塊以不同的速度相向運(yùn)動(dòng)，兩滑塊相碰后粘在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)．圖乙為某次實(shí)驗(yàn)打出的、點(diǎn)跡清晰的紙帶的一部分，在紙帶上以同間距的6個(gè)連續(xù)點(diǎn)為一段劃分紙帶，用刻度尺分別量出其長(zhǎng)度s1、s2

26、和s3.若題中各物理量的單位均為國(guó)際單位，那么，碰撞前兩滑塊的動(dòng)量大小分別為________、________，兩滑塊的總動(dòng)量大小為______；碰撞后兩滑塊的總動(dòng)量大小為______．重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，多做幾次．若碰撞前、后兩滑塊的總動(dòng)量在實(shí)驗(yàn)誤差允許的范圍內(nèi)相等，則動(dòng)量守恒定律得到驗(yàn)證。,【答案】　0.2abs1　0.2abs3　0.2ab(s1－s3)　0.4abs2,(創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì))(2010·寧夏模擬)某同學(xué)利用如圖所示