動(dòng)量守恒定律的典型模型及其應(yīng)用1ppt課件.ppt

1、動(dòng)量守恒定律的典型模型及其應(yīng)用,高三物理重點(diǎn)專(zhuān)題,動(dòng)量守恒定律的典型應(yīng)用,幾個(gè)模型：,（一）碰撞中動(dòng)量守恒,（三）子彈打木塊類(lèi)的問(wèn)題：,（四）人船模型：平均動(dòng)量守恒,（二）反沖運(yùn)動(dòng)、爆炸模型,（1）在彈性形變?cè)龃蟮倪^(guò)程中，系統(tǒng)中兩物體的總動(dòng)能減小，彈性勢(shì)能增大，在系統(tǒng)形變量最大時(shí)，兩物體速度相等在形變減?。ɑ謴?fù)）的過(guò)程中，系統(tǒng)的彈性勢(shì)能減小，總動(dòng)能增大 （2）若形變不能完全恢復(fù)，則相互作用過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能增量等于系統(tǒng)的機(jī)械能損失,碰撞的廣義理解：物理學(xué)所研究的碰撞，包括范圍很廣，只要通過(guò)短時(shí)間作用物體的動(dòng)量發(fā)生了明顯的變化，都可視為碰撞。,完全彈性碰撞,1、碰撞前后速度的變化,兩球m1，m2對(duì)

2、心碰撞，碰撞前速度分別為v10 、v20，碰撞后速度變?yōu)関1、v2,動(dòng)量守恒:,動(dòng)能守恒:,由（1）（2）式 可以解出,2 特例：質(zhì)量相等的兩物體發(fā)生彈性正碰,碰后實(shí)現(xiàn)動(dòng)量和動(dòng)能的全部轉(zhuǎn)移（即交換了速度),第219頁(yè)2題,完全非彈性碰撞,碰撞后系統(tǒng)以相同的速度運(yùn)動(dòng) v1=v2=v,動(dòng)量守恒：,動(dòng)能損失為,解決碰撞問(wèn)題須同時(shí)遵守的三個(gè)原則: 一. 系統(tǒng)動(dòng)量守恒原則,三. 物理情景可行性原則 例如：追趕碰撞：,碰撞前：,碰撞后：,在前面運(yùn)動(dòng)的物體的速度一定不小于在后面運(yùn)動(dòng)的物體的速度,二. 能量不增加的原則,例、質(zhì)量相等的A、B兩球在光滑水平面上沿一直線(xiàn)向同一方向運(yùn)動(dòng)，A球的動(dòng)量為PA7kgms，

3、B球的動(dòng)量為PB =5kgms,當(dāng)A球追上B球發(fā)生碰撞，則碰撞后A、B兩球的動(dòng)量可能為( ) A B C D,世紀(jì)金榜 第214頁(yè)10題,例2在光滑的水平面上，有A、B兩球沿同一直線(xiàn)向右運(yùn)動(dòng)（如圖1）已知碰撞前兩球的動(dòng)量分別為：pA12 kgms，pB13 kgms碰撞后它們的動(dòng)量變化是pA、pB 有可能的是： （A）pA3kgms， pB3 kgms （B）pA4kgms， pB4 kgms （C）pA5 kgms， pB5 kgms （D）pA24kgms， pB24 kgms,圖2,AC,如圖所示，半徑和動(dòng)能都相等的兩個(gè)小球相向而行,甲球質(zhì)量m甲大于乙球質(zhì)量 m乙，水平面是光滑的，兩球做

4、對(duì)心碰撞以后的運(yùn)動(dòng)情況可能是下述哪些情況？,A甲球速度為零，乙球速度不為零 B兩球速度都不為零 C乙球速度為零，甲球速度不為零 D兩球都以各自原來(lái)的速率反向運(yùn)動(dòng),AB,質(zhì)量為M的物塊A靜止在離地面高h(yuǎn)的水平桌面的邊緣，質(zhì)量為m的物塊B沿桌面向A運(yùn)動(dòng)并以速度v0與A發(fā)生正碰（碰撞時(shí)間極短）。碰后A離開(kāi)桌面，其落地點(diǎn)離出發(fā)點(diǎn)的水平距離為L(zhǎng)。碰后B反向運(yùn)動(dòng)。已知B與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.重力加速度為g，桌面足夠長(zhǎng). 求： （1）碰后A、B分別瞬間的速率各是多少？ （2）碰后B后退的最大距離是多少？,碰撞中彈簧模型,P215 第12 高考模擬2.,在一個(gè)足夠大的光滑平面內(nèi),有兩質(zhì)量相同的木塊A、B,中

5、間用一輕質(zhì)彈簧相連.如圖所示.用一水平恒力F拉B,A、B一起經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)后撤去力F.撤去力F后,A、B兩物體的情況足(). (A)在任意時(shí)刻,A、B兩物體的加速度大小相等 (B)彈簧伸長(zhǎng)到最長(zhǎng)時(shí),A、B的動(dòng)量相等 (C)彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí),A、B的動(dòng)量相等 (D)彈簧壓縮到最短時(shí),系統(tǒng)的總動(dòng)能最小,ABD,P215 新題快遞.,圖中，輕彈簧的一端固定，另一端與滑塊B相連，B靜止在水平直導(dǎo)軌上，彈簧處在原長(zhǎng)狀態(tài)。另一質(zhì)量與B相同滑塊A，從導(dǎo)軌上的P點(diǎn)以某一初速度向B滑行，當(dāng)A滑過(guò)距離l1時(shí)，與B相碰，碰撞時(shí)間極短，碰后A、B緊貼在一起運(yùn)動(dòng)，但互不粘連。已知最后A恰好返回出發(fā)點(diǎn)P并停止

6、，滑塊A和B與導(dǎo)軌的滑動(dòng)摩擦因數(shù)都為 運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彈簧最大形變量為l2，重力加速度為g，求A從P出發(fā)時(shí)的初速度v0。,A、B碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，令碰后A、B共同運(yùn)動(dòng)的速度為v2,碰后A、B先一起向左運(yùn)動(dòng)，接著A、B一起被彈回，在彈簧恢復(fù)到原長(zhǎng)時(shí)，設(shè)A、B的共同速度為v3，在這一過(guò)程中，彈簧勢(shì)能始末狀態(tài)都為零，利用功能關(guān)系，有,此后A、B開(kāi)始分離，A單獨(dú)向右滑到P點(diǎn)停下，由功能關(guān)系有,由以上各式，解得,用輕彈簧相連的質(zhì)量均為2kg的A、B兩物塊都以 的速度在光滑的水平地面上運(yùn)動(dòng)，彈簧處于原長(zhǎng)，質(zhì)量為4kg的物體C靜止在前方，如圖3所示，B與C碰撞后二者粘在一起運(yùn)動(dòng)。求：在以后的運(yùn)動(dòng)中,（1）當(dāng)彈簧

7、的彈性勢(shì)能最大時(shí)物體A的速度多大？ （2）彈性勢(shì)能的最大值是多大？ （3）A的速度有可能向左嗎？為什么？,（1）當(dāng)A、B、C三者的速度相等時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最大，由于A、B、C三者組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有,（2）B、C碰撞時(shí)B、C組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)碰后瞬間B、C兩者速度為,三物塊速度相等為vA時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最大為EP，根據(jù)能量守恒,則作用后A、B、C動(dòng)能之和,系統(tǒng)的機(jī)械能,故A不可能向左運(yùn)動(dòng),P215 12,.在光滑水平地面上放有一質(zhì)量為M帶光滑弧形槽的小車(chē)，一個(gè)質(zhì)量為m的小鐵塊以速度v沿水平槽口滑去，如圖所示，求： (1)鐵塊能滑至弧形槽內(nèi)的最大高度H；此刻小車(chē)速度(設(shè)m不會(huì)從左端滑離M)

8、 ； (2) 小車(chē)的最大速度 (3)若M=m，則鐵塊從右端脫離小車(chē)后將作什么運(yùn)動(dòng)?,(1) Hm=Mv2/2g(M+m) mv/(M+m) （2） 2mv/(M+m) (3) 鐵塊將作自由落體運(yùn)動(dòng),P215 高考模擬2,1.運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：子彈對(duì)地在滑動(dòng)摩擦力作用下勻減速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)；木塊在滑動(dòng)摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)。 2.符合的規(guī)律：子彈和木塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒。 3.共性特征：一物體在另一物體上，在恒定的阻力作用下相對(duì)運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒，E = f 滑d相對(duì),（三）子彈打木塊的模型,圖（1）所示為一根豎直懸掛的不可伸長(zhǎng)的輕繩，下端栓一小物塊A，上端固定在C點(diǎn)且與一能測(cè)量

9、繩的拉力的測(cè)力傳感器相連。已知有一質(zhì)量為m0的子彈B沿水平方向以速度v0射入A內(nèi)（未穿透），接著兩者一起繞C點(diǎn)在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。在各種阻力都可忽略的條件下測(cè)力傳感器測(cè)得繩的拉力F隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖2所示。已知子彈射入的時(shí)間極短，且圖（2）中t=0為A、B開(kāi)始以相同速度運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻。根據(jù)力學(xué)規(guī)律和題中（包括圖）提供的信息，對(duì)反映懸掛系統(tǒng)本身性質(zhì)的物理量（例如A的質(zhì)量）及A、B一起運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的守恒量，A物體的質(zhì)量與繩長(zhǎng)？,（四）、人船模型,例：靜止在水面上的小船長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為M，在船的最右端站有一質(zhì)量為m的人，不計(jì)水的阻力，當(dāng)人從最右端走到最左端的過(guò)程中，小船移動(dòng)的距離是多大？,S,L-S,

10、0=MS m（L-S）,若開(kāi)始時(shí)人船一起以某一速度勻速運(yùn)動(dòng)，則還滿(mǎn)足S2/S1=M/m嗎？,1、“人船模型”是動(dòng)量守恒定律的拓展應(yīng)用，它把速度和質(zhì)量的關(guān)系推廣到質(zhì)量和位移的關(guān)系。即： m1v1=m2v2 則：m1s1= m2s2 2、此結(jié)論與人在船上行走的速度大小無(wú)關(guān)。不論是勻速行走還是變速行走，甚至往返行走，只要人最終到達(dá)船的左端，那么結(jié)論都是相同的。 3、人船模型的適用條件是：兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，系統(tǒng)的合動(dòng)量為零。,例. 質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為M，長(zhǎng)為L(zhǎng)的靜止小船的右端，小船的左端靠在岸邊。當(dāng)他向左走到船的左端時(shí)，船左端離岸多遠(yuǎn)？,應(yīng)該注意到：此結(jié)論與人在船上行走的速度大小無(wú)關(guān)。不

11、論是勻速行走還是變速行走，甚至往返行走，只要人最終到達(dá)船的左端，那么結(jié)論都是相同的。,如圖所示，用長(zhǎng)度為L(zhǎng)且不可伸長(zhǎng)的輕繩將A球懸于O點(diǎn)正下方（小球半徑相對(duì)繩長(zhǎng)不計(jì)），用B錘連續(xù)向左打擊A球兩次，A球才能在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。第一次打擊時(shí)A球靜止，打擊后懸繩恰好達(dá)到水平位置，第二次打擊前A球在最低點(diǎn)且速度水平向右，兩次打擊均為水平正碰，且碰撞時(shí)間相同。若兩次打擊球的平均作用力分別為F1和F2。 求： （）第一次打擊后A球的最大速度。 （）F2：F1的最小值。（結(jié)果可用根號(hào)表示）,類(lèi)碰撞中繩模型,如圖所示，光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量相等的物體，其間用一不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連，開(kāi)始B靜止，A具有（規(guī)定向右為正）的動(dòng)量，開(kāi)始繩松弛，那么在繩拉緊的過(guò)程中，A、B動(dòng)量變化可能是（ ）,甲、乙兩球放在光滑水平面上，它們用細(xì)繩相連。開(kāi)始時(shí)細(xì)繩處于松弛狀態(tài)，現(xiàn)使兩球反向運(yùn)動(dòng)，如圖所示，當(dāng)細(xì)繩拉緊，突然繃斷，此后兩球的運(yùn)動(dòng)情況可能是圖中的（ ）,如圖所示，質(zhì)量為M=4kg的平板車(chē)