高中物理 第一章 碰撞與動量守恒章末整合課件 粵教版選修3-5.ppt

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,,,章末整合,高中物理·選修3-5·粵教版,一、動量定理及應(yīng)用 1．內(nèi)容：物體所受合外力的沖量等于物體動量的改變量． 2．公式：Ft＝mv2－mv1，它為一矢量式，在一維情況時可變?yōu)榇鷶?shù)式運算． 3．研究對象是質(zhì)點：它說明的是外力對時間的積累效應(yīng)．應(yīng)用動量定理分析或解題時，只考慮物體的初、末狀態(tài)的動量，而不必考慮中間的運動過程．,4．解題思路：(1)確定研究對象，進行受力分析；(2)確定初、末狀態(tài)的動量mv1和mv2(要先規(guī)定正方向，以便確定動量的正、負，還要把v1和v2換成相對于同一慣性參考系的速度)；(3)利用Ft＝mv2－mv1列方程求解． 【例1】 質(zhì)量為0.2 kg的小球豎直向下以6 m/s的速度落至水平地面，再以4 m/s的速度反向彈回，取豎直向上為正方向，則小球與地面碰撞前、后的動量變化為________ kg·m/s.若小球與地面的作用時間為0.2 s，則小球受到地面的平均作用力大小為________N(取g＝10 m/s2)． 答案 2 12,二、多過程問題中的動量守恒 1．合理選擇系統(tǒng)(由哪些物體組成)和過程，分析系統(tǒng)所受的外力，看是否滿足動量守恒的條件．分析物體所經(jīng)歷的過程時，注意是否每個過程都滿足動量守恒． 2．合理選擇初、末狀態(tài)，選定正方向，根據(jù)動量守恒定律列方程．,【例2】 (2013·山東高考)如圖1所示， 光滑水平軌道上放置長木板A(上表 面粗糙)和滑塊C，滑塊B置于A的 左端，三者質(zhì)量分別為mA＝2 kg、mB＝1 kg、mC＝2 kg.開始時C靜止，A、B一起以v0＝5 m/s的速度勻速向右運動，A與C發(fā)生碰撞(時間極短)后C向右運動，經(jīng)過一段時間，A、B再次達到共同速度一起向右運動，且恰好不再與C碰撞．求A與C發(fā)生碰撞后瞬間A的速度大?。?圖1,答案 2 m/s 解析 長木板A與滑塊C處于光滑水平軌道上，兩者碰撞時間極短，碰撞過程中滑塊B與長木板A間的摩擦力可以忽略不計，長木板A與滑塊C組成的系統(tǒng)，在碰撞過程中動量守恒，則mAv0＝mAvA＋mCvC 兩者碰撞后，長木板A與滑塊B組成的系統(tǒng)，在兩者達到同速之前系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動量守恒，mAvA＋mBv0＝(mA＋mB)v 長木板A和滑塊B達到共同速度后，恰好不再與滑塊C碰撞，則最后三者速度相等，vC＝v 聯(lián)立以上各式，代入數(shù)值解得：vA＝2 m/s,【例3】 兩塊厚度相同的木塊 A和B，緊靠著放在光滑的水 平面上，其質(zhì)量分別為mA＝ 0.5 kg，mB＝0.3 kg，它們的下底面光滑，上表面粗糙；另有一質(zhì)量mC＝0.1 kg的滑塊C(可視為質(zhì)點)，以vC＝25 m/s的速度恰好水平地滑到A的上表面，如圖2所示，由于摩擦，滑塊最后停在木塊B上，B和C的共同速度為3.0 m/s，求： (1)當C在A上表面滑動時，C和A組成的系統(tǒng)動量是否守恒？C、A、B三個物體組成的系統(tǒng)動量是否守恒？,圖2,(2)當C在B上表面滑動時，C和B組成的系統(tǒng)動量是否守恒？C剛滑上B時的速度vC′是多大？ 答案 (1)不守恒 守恒 (2)守恒 4.2 m/s 解析 (1)當C在A上表面滑動時，由于B對A有作用力，C和A組成的系統(tǒng)動量不守恒．對于C、A、B三個物體組成的系統(tǒng)，所受外力的合力為零，動量守恒． (2)當C在B上表面滑動時，C和B發(fā)生相互作用，系統(tǒng)不受外力作用，動量守恒．由動量守恒定律得： mCvC′＋mBvA＝(mB＋mC)vBC ①,A、B、C三個物體組成的系統(tǒng)，動量始終守恒，從C滑上A的上表面到C滑離A，由動量守恒定律得： mCvC＝mCvC′＋(mA＋mB)vA ② 由以上兩式聯(lián)立解得vC′＝4.2 m/s，vA＝2.6 m/s.,三、動量和能量綜合問題分析 1．動量定理和動量守恒定律是矢量表達式，還可寫出分量表達式；而動能定理和能量守恒定律是標量表達式，絕無分量表達式． 2．動量守恒及機械能守恒都有條件． 注意某些過程動量守恒，但機械能不守恒；某些過程機械能守恒，但動量不守恒；某些過程動量和機械能都守恒．但機械能不守恒的過程，能量仍守恒． 3．當兩物體相互作用后具有相同速度時，相互作用過程損失的機械能最多．,【例4】 (2014·新課標全國卷Ⅰ)如圖3所示， 質(zhì)量分別為mA、mB的兩個彈性小球A、 B靜止在空中，B球距地面的高度h＝0.8 m， A球在B球的正上方，先將B球釋放，經(jīng)過 一段時間后再將A球釋放，當A球下落t＝ 0.3 s時，剛好與B球在地面上方的P點處相 碰，碰撞時間極短，碰后瞬間A球的速度恰為零，已知mB＝3mA，重力加速度大小g取10 m/s2，忽略空氣阻力及碰撞中的動能損失．求： (1)B球第一次到達地面時的速度大小； (2)P點距離地面的高度．,圖3,答案 (1)4 m/s (2)0.75 m 將h＝0.8 m代入上式，得vB＝4 m/s ② (2)設(shè)兩球相碰前后，A球的速度大小分別為v1和v′1(v′1＝0)，B球的速度分別為v2和v′2，由運動學(xué)規(guī)律可得 v1＝gt ③ 由于碰撞時間極短，重力的作用可以忽略，兩球相碰前、后的動量守恒，總動能保持不變，規(guī)定向下的方向為正，有mAv1＋mBv2＝mBv′2 ④,【例5】 (2014·廣東卷)圖4的水平軌道中，AC段的中點B的正上方有一探測器，C處有一豎直擋板，物體P1沿軌道向右以速度v1與靜止在A點的物體P2碰撞，并接合成復(fù)合體P，以此碰撞時刻為計時零點，探測器只在t1＝2 s至t2＝4 s內(nèi)工作．已知P1、P2的質(zhì)量都為m＝1 kg，P與AC間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.1，AB段長L＝4 m，g取10 m/s2，P1、P2和P均視為質(zhì)點，P與擋板的碰撞為彈性碰撞． 圖4,(1)若v1＝6 m/s，求P1、P2碰后瞬間的速度大小v和碰撞損失的動能ΔE； (2)若P與擋板碰后，能在探測器的工作時間內(nèi)通過B點，求v1 的取值范圍和P向左經(jīng)過A點時的最大動能E. 答案 (1)3 m/s 9 J (2)10 m/s≤v1≤14 m/s 17 J,