内容正文:
1.3.2 动量守恒定律的应用
第一章 动量守恒定律
选择性必修第一册
2025届高二物理组制
回顾:动量守恒定律
如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为0,这个系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。
1、内容
2、表达式
3、适用条件
①系统不受外力;(理想条件)
②系统受到外力,但外力的合力为零;(实际条件)
③系统所受外力合力不为零,但系统内力远大于外力,外力相对来说可以忽略不计,因而系统动量近似守恒;(近似条件)
④系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条,但在某一方向上符合以上三条中的某一条,则系统在这一方向上动量守恒.(单向条件)
①
②
③
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一、动量守恒条件的扩展应用
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)系统的内力远大于外力;
(3)系统在某一方向上不受外力或所受外力的合力为0.
2.动量守恒定律的研究对象是系统.
研究多个物体组成的系统时,必须合理选择系统,再对系统进行受力分析.分清系统的内力与外力,然后判断所选系统是否符合动量守恒的条件.
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【例题1】(多选)如图所示,A、B两物体质量之比mA∶mB=3∶2,原来静止在平板小车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当弹簧突然释放后,则下列说法正确的是( )
A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成的系统的动量守恒
B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成的系统的动量守恒
C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成的系统的动量守恒
D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成的系统的动量守恒
BCD
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【例题2】水平轨道上静放有一质量为M的大炮,大炮与水平方向成θ角,相对于地面以出口速度v1射出一发质量为m的炮弹,不计大炮和轨道之间的摩擦,试求炮身后退的速度?
θ
ν1
ν2
M
m
解:取_水平向右__为正方向
发射炮弹前的总动量
发射炮弹后的总动量
由动量守恒定律, 可得
注意:有时物体的合外力不为零,动量不守恒,但是在某一个方向上合外力为零,在该方向上仍然可以使用动量守恒定律解决问题。
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二、多物体、多过程动量守恒定律的应用
【求解思路与方法】:
(1)正确分析作用过程中各物体状态的变化情况;
(2)分清作用过程中的不同阶段,并按作用关系将系统内的物体分成几个小系统,既要符合守恒条件,又方便解题.
(3)对不同阶段、不同的小系统准确选取初、末状态,分别列动量守恒方程.
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(2)设铁块刚滑上B时的速度为v′,此时A、B的速度均为vA=0.25 m/s.
由系统动量守恒得:mv=mv′+(MA+MB)vA
可求得v′=2.75 m/s
【例题3】如图所示,A、B两个木块质量分别为2 kg与0.9 kg,A、B与水平地面间接触光滑,上表面粗糙,质量为0.1 kg的铁块以10 m/s的速度从A的左端向右滑动,最后铁块与B的共同速度大小为0.5 m/s,求:
(1)A的最终速度大小;
(2)铁块刚滑上B时的速度大小.
解析:(1)选铁块和木块A、B为一系统,取水平向右为正方向,
由系统总动量守恒得:mv=(MB+m)vB+MAvA 可求得:vA=0.25 m/s
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【例题4】如图所示,光滑水平面上有三个木块A、B、C,质量分别为mA=mC=2m、mB=m.A、B用细绳连接,中间有一压缩的弹簧(弹簧与木
块不拴接).开始时A、B以共同速度v0运动,C静止.某时刻
细绳突然断开,A、B被弹开,然后B又与C发生碰撞并
粘在一起,最终三木块速度恰好相同,求B与C碰撞前B
的速度.
解析:细绳断开后,在弹簧弹力的作用下,A做减速运动,B做加速运动,最终三者以共同速度向右运动,设共同速度为v,A和B分开后,B的速度为vB,对三个木块组成的系统,整个过程总动量守恒,取v0的方向为正方向,
则有(mA+mB)v0=(mA+mB+mC)v
对A、B两个木块,分开过程满足动量守恒,则有
(mA+mB)v0=mAv+mBvB
联立以上两式可得:B与C 碰撞前B 的速度为vB= v0.
答案 v0
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三、动