(京津鲁琼版)高考物理总复习第六章第2节动量守恒定律及其应用.pdf
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1、第六章碰撞与动量守恒第2节动量守恒定律及其应用课前回顾 01依纲扣点强基固本.【基础梳理】r=(内容卜-如果一个系统,或,则这个系统的总动量保持不变p=p,即系统相互作用前总动量P等于相互作用后总动量pmi vi+m2V2=,即相互作用的两一个物体系统,作用前的动量和等于作用动u(表达式后的动量和/里Ap】=_,即相互作用的两个物体动,守 恒 定量的增量等大反向、_/U Ap=o,即系统总动量的增量为0)律不受外力或_)1=-恒件 守条T某个方向上,该方向动量守恒)_/L系统内力_外力,动量近似守恒)碰撞:动量,动能)1=(应用-爆炸:动量,动能)-,X_4反冲:动量,动能_提不:不受外力 所
2、受外力的矢量和为零 i+m2vf 2-P2所受合外力为零合力为零远大于守恒不增加 守恒增加守恒可能增加【自我诊断】1判一判 两物体相互作用时若系统不受外力,则两物体组成的系统动 量守恒.()(2)动量守恒只适用于宏观低速.()(3)当系统动量不守恒时无法应用动量守恒定律解题.()(4)物体相互作用时动量守恒,但机械能不一定守恒.()(5)若在光滑水平面上两球相向运动,碰后均变为静止,则两球 碰前的动量大小一定相等.()(6)飞船做圆周运动时,若想变轨通常需要向前或向后喷出气体 该过程中系统动量守恒.()提示:(1)J(2)X(3)X(4)V(5)V(6)V2做一做(人教版选修3-5-P1615
3、改编)某机车以0.8 m/s的速度驶向停 在铁轨上的15节车厢,跟它们对接.机车跟第1节车厢相碰 后,它们连在一起具有一个共同的速度,紧接着又跟第2节车 厢相碰,就这样,直至碰上最后一节车厢.设机车和车厢的质 量都相等,则跟最后一节车厢相碰后车厢的速度为(铁轨的摩擦 忽略不计)()A.0.053 m/s B.0.05 m/sC.0.057 m/sD.0.06 m/s提示:选B.取机车和15节车厢整体为研究对象,由动量守恒 1 1定律=0*8 m/s=0.05 m/s.故选项B正确.做一做(人教版选修3-5 P17 T6改编)如图所示,在光滑水平面的左 侧固定一竖直挡板,/球在水平面上静止放置,
4、5球向左运动 与Z球发生正碰,5球碰撞前、后的速率之比为3:1,/球垂 直撞向挡板,碰后原速率返回.两球刚好不发生第二次碰撞,则/、5两球的质量之比为()/-/.Q/zzA BA.1:2 B.2:1C.1:4 D.4:1提示:选D.设力、B质量分别为犯4、神,B的初速度为%,取5的初速度方向为正方向,由题意知,两球刚好不发生第二 次碰撞,说明4刀碰撞后速度大小相等,方向相反,分别为和则有 mBv=mA+mB ,解得肛4:mB=4:1,J J V 7选项D正确.突破疑难讲练提升.热点1动量守恒条件的理解【题组突破】i.(多选)下列相互作用的过程中,可以认为系统动量守恒的是滑轮男孩推滑轮女孩A太空
5、人在舱外发射子弹 C子弹击穿地上可乐的瞬间公路上运动的汽车发生碰撞D解析:选AC.动量守恒的条件是相互作用的物体系统不受外力 或所受外力的合力为零,而相互作用过程中内力远大于外力时 也可认为动量守恒.图A中,滑轮男孩推滑轮女孩的过程中,内力远大于外力,因此系统的动量可认为守恒;图B和图D中,在两物体相互作用的过程中,没有满足内力远大于外力的条件 系统的动量不守恒;图C中,太空中无空气阻力作用,太空人 和子弹在相互作用过程中动量守恒.2.一个质量为0.18 kg的垒球,以25 m/s的水平速度向左飞 向球棒,被球棒打击后反向水平飞回,速度大小变为45 m/s.则这一过程中动量的变化量为()A.大
6、小为3.6 kg-m/s,方向向左B.大小为3.6 kg-m/s,方向向右C.大小为12.6 kg-m/s,方向向左D.大小为12.6 kgm/s,方向向右解析:选D.选向左为正方向,则动量的变化量=7巧一所打=12.6 kg m/s,大小为12.6 kg m/s,负号表示其方向向右,D正确.3.(2019北京四中模拟)如图所示,轻弹簧一端固定在墙上,另一端连一挡板,挡板的质量为m,一物体沿光滑水平面以一 定的速度撞向挡板,物体质量为Af,物体与挡板相接触的一面 都装有尼龙搭扣,使得它们相撞后立即黏连在一起,若碰撞时 间极短(即极短时间内完成黏连过程),则对物体M、挡板m和 弹簧组成的系统,下
7、面说法中正确的是()vwwvmMV/ZA.在Af与/w相撞的过程中,系统的动量守恒而机械能不守恒B.从与加开始接触到弹簧被压缩到最短的过程中,系统的 动量不守恒而机械能守恒C.从放与开始接触到弹簧恢复原长的过程中,系统的动量 守恒而机械能不守恒D.以上三种说法都不正确解析:选A.在与阳相撞的过程中,有能量损失,所以系统 机械能不守恒.碰撞的瞬间,由于时间极短,内力远大于外力,系统动量守恒,故A正确;从与m开始接触到弹簧被压缩 到最短的过程中,墙壁对系统有作用力,即系统所受的外力之 和不为零,系统动量不守恒,由于碰撞的过程有能量损失,系 统机械能不守恒,故B、C、D错误.热点2动量守恒定律的应用
8、【知识提炼】应用动量守恒定律解题时应该首先判断动量是否守恒,这就需 要理解好动量守恒的条件,基本思路如下:【典题例析】t角度一动量守恒定律的简单应用瞰口(多选)(2019浙江选考考前特训)两物体在一水平长 直气垫导轨上相碰,碰撞前物体Z做匀速直线运动,5静止不 动,频闪照相机每隔0.1 s闪光一次,连续拍照5次,拍得如 图所示的照片,不计两物体的大小及两物体碰撞过程所用的时 间,则由此照片可判断()国,_团团团团团团,团,-10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140150 160 170A.第四次拍照时物体N在100 cm处B.第四次拍照时物体
9、N在80 cm处C./W/阳8=3 1D.阳/tub=1 3解析碰撞前,物体力做匀速直线运动,可知,物体力第三 次在90 cm处,第四次在100 cm处,故A正确,B错误;碰 撞前,4滑块的速度大小为孙=号=瞿 m/s=4 m/s,方向向右;碰撞后,A的速度大小为m/s=2 m/s,方向向v 0 2左;刀的速度大小为%=7=消 m/s=2 m/s,方向向右,取向 I VF JL右为正方向,根据动量守恒定律得:肛4%=一见4以+桃5 V5,代 入数据得:mAX4 m/s=mAX2 m/s+zwX2 m/s,解得:mA mB=l:3,故C错误,D正确.答案AD变式训练(多选)(2019浙江选考考前
10、特训)如图所示,在质量为M的小车 中挂着一单摆,摆球质量为孙),小车和单摆以恒定的速度秘沿 光滑水平地面运动,与位于正前方的质量为m的静止木块发生 碰撞,碰撞的时间极短.在碰撞过程中,下列情况可能发生的 是()A.小车、木块、摆球的速度都发生变化,分别变为巧、5 3满足(M+/Mo)y=Mvi+/+阳03B.摆球的速度不变,小车和木块的速度变为巧和功,满足 Mv=Mv1-rmv2C.摆球的速度不变,小车和木块的速度都变为,满足Mv=D.小车和摆球的速度都变为巧,木块的速度变为吗,满足(M+(M+/Mo)vi+mv2解析:选BC.碰撞的瞬间小车和木块组成的系统动量守恒,摆 球的速度在瞬间不变,以
11、球的初速度方向为正方向,若碰后小 车和木块的速度变为vi和外,由动量守恒定律得:Mv=MVl+mv2,若碰后小车和木块速度相同,小车和木块的速度都变 为u,由动量守恒定律得:Mv=(M+m)u,故B、C正确,A、D错误.,角度二 分方向动量守恒颤力(2019河北邢台二中模拟)在光滑的水平面上,两个小车 力和5之间用轻质弹簧相连,它们以共同的速度vo向右匀速运 动,A.B的质量分别为m和2阳.有一质量为m的黏性物体C 从高处自由落下,正好落在力车上,并与之迅速黏合在一起,在以后的运动过程中,以下说法正确的是()CO0 _ _-B VWVWww A77777/7)77777777777777777
12、7777777777777777777777777777777777/A.。落入Z车的过程中,/、C组成的系统动量守恒B.C落入Z车的过程中,/、。组成的系统机械能守恒C.。落入Z车的过程中,/、5及弹簧组成的系统水平方向动 量守恒D./、B、C三者共速时,弹簧的弹性势能最大解析当C下落黏在/车上时,/、C系统具有向上的加速 度,故系统受到外力,故Z、。组成的系统动量不守恒,故A 错误;由于C落入车的过程中N、。黏在一起,系统机械能有 损失,故Z、C组成的系统机械能不守恒,故B错误;。落入 小车时,由于Z、5和弹簧受到。小球的作用力,故Z、5和 弹簧组成的系统水平动量不守恒,故C错误;由小车的
13、运动过 程可知,当三者共速时,弹簧压缩量最大,故弹簧的弹性势能 最大,故D正确.答案D变式训练(2019广西钦州模拟)如图所示,在光滑的水平面上,静置一个 质量为M的小车,在车上固定的轻杆顶端系一长为I的细绳,绳的末端拴一质量为m的小球,将小球拉至水平右端后放手,则()A.系统的动量守恒B.水平方向任意时刻m与放的动量等大反向C.m不能向左摆到原高度D.小球和车可以同时向同一方向运动解析:选B.当小球向下摆动的过程中,竖直方向具有向上的分 加速度,小车和小球整体处于超重状态,即可得知整体所受的 合力不为零,总动量不守恒,故A错误;小球与小车组成的系 统在水平方向不受外力,满足水平方向动量守恒定
14、律,开始系 统水平方向动量为零,所以水平方向任意时刻m与的动量 等大反向,故B正确;以小球和小车组成的系统,水平方向动 量守恒,当小球和小车的速度均变为零时,小球向左摆到最大 高度,因只有重力做功,机械能守恒,所以m能向左摆到原高 度,故C错误;因水平方向任意时刻m与M的动量等大反向,即速度一定是反向的,故D错误.口角度三人船模型S3(2019成都外国语学校模拟)有一条捕鱼小船停靠在湖 边码头,小船又窄又长(估计一吨左右).一位同学想用一个卷 尺粗略测定它的质量.他进行了如下操作:首先将船平行码头 自由停泊,轻轻从船尾上船,走到船头后停下来,而后轻轻下 船,用卷尺测出船后退的距离为d,然后用卷
15、尺测出船长L,已知他自身的质量为肥,则渔船的质量放为()mL tn(Z d)a7 b.3m(L+d)c.-;D.md L-d解析据题意,人从船尾走到船头过程中,动量守恒,则有:Mv=mvf,即 必=阳,则船的质量为:”阳(7)B正确,A、C、D错误.答案B方I法I技I巧“人船模型”问题应注意以下两点(1)适用条件系统由两个物体组成且相互作用前静止,系统总动量为零;在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守 恒(如水平方向或竖直方向).(2)画草图:解题时要画出各物体的位移关系草图,找出各长度 间的关系,注意两物体的位移是相对同一参考系的位移.变式训练(2019内蒙古赤峰二中模拟)一自身
16、质量为100 kg的小船静止 在平静的湖面上,船长为6 m,一质量为50 kg的人从船尾 走到船头,在此过程中船对岸的位移大小为(人行走前人、船均 静止,水的阻力不计)()A.3 mC.4 mB.2 mD.0解析:选B.船和人组成的系统,在水平方向上动量守恒,人在 船上行走时,船向后退,人从船头走到船尾时,设船后退的位 移大小为x,则人相对于地面的位移大小为L取人的速度方*向为正方向,由动量守恒定律得0=mM也即有m沁f Art I*、口 二匚,、-yI 50 6片=0,解得船后退的船移*=拉+_=100+50 m=2m热点3碰撞、爆炸与反冲【典题例析】,角度一爆炸问题 例4(多选)两个小球在
17、光滑水平面上沿同一直线,同一方向 运动,6球在前,力球在后,皿4=1 kg,mB=2 kg,va=6 m/s,vB m/s.当A球与B球发生碰撞后,力、B两球的速度vfA vfB 可能为()A.力=4 m/sB.vf z=7 m/sC.vf a=4 m/sD.vf a=2 m/sv7=4 m/svfB=2.5 m/s叫=6 m/s叫=5 m/s解析两球碰撞过程系统动量守恒,以两球的初速度方向为 正方向,如果两球发生完全非弹性碰撞,由动量守恒定律得:mAvA+mBvB=(tnA+mv,代入数据解得:v=4 m/s;如果两球 发生完全弹性碰撞,有:mAvA-mBvB=mAvf力+/w夕/人 由机械
18、能守恒定律得:1 2 1 2 1 2 121 AV A+2mBB=2mAV a+bV13代入数据解得:/=2 m/s,vr 6=5 m/s,则碰撞后4、刀的速度:2 m/s W也W4 m/s,4 m/sv2C.一定有 vi 14 kg m/s,碰撞中B球动量减少 6 kg m/s,则4 5两球碰撞前的速度之比为()A.3:7B.3:4C.2:7D.7:4解析设碰前/、B两球速度分别为匕、vB9碰撞后粘在一 起的速度为 v,由题意得:mAvA-mBvB=+/m)v mAvA=6kg m/s、mJsvB=14 kg m/s、mBvBmBv=6 kg m/s,贝mBv=8 kg em/s mAv=1
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- 京津鲁琼版 高考 物理 复习 第六 动量 守恒定律 及其 应用
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