第一章 《动量守恒定律》（单元复习PPT）-【大单元教学】高二物理同步备课系列（人教版2019选择性必修第一册）

章末单元复习课件 第一章《动量守恒定律》 更多模板请关注：https://haosc.tukuppt.com 1 1物理观念： 掌握和理解动量、冲量、动量的变化量。知道动量变化的原因，会用动量的观念认识运动与相互作用的关系。 2科学思维： 掌握动量改变的原因，认识碰撞、打击、爆战、反冲和人船模型；并在科学领域具体运动动量守恒的规律。 3科学探究： 能设计实验探究碰撞过程中动量和动能的变化特点，归纳总结动量守恒和机械能守恒各自的不同守恒条件。 4科学态度与责任： 具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，形成探索自然的内在动力，严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度。培养将物理学习成果服务社会生产生活的应用意识。 核 心 素 养 一、驱动问题 仔细观察视频中老师的两次不同操作。小车都是在气垫导轨上。第一次释放小球的时候；V型车也是从静止开始释放的。那么第二次又是怎样释放的呢？第一次小车不能持续向左前进，为什么第二次可以，你知道为什么吗？ 点击播放视频 二、复习导航 目录 观念清单 探究突破 思维建模 科学本质综合 1 2 3 4 1、观念清单 动量 公式 单位 三性 动量和动能 动量的变化 表示为：p=mv 国际单位制：千克米每秒（ kg•m/s） (1) 矢量性 (2) 瞬时性 (3) 相对性 定量关系： (1) 公式：Δ p = mΔʋ (2)方向：与Δʋ的方向相同 (3)预算：代数运算或平行四边形定则 （一）、动量、动能和动量变化 1、观念清单 动量定理 （1）公式：F∆t =Δp=p'-p ①公式：I = Ft ②方向：与F同向 ③F-t图像 （2）合外力： 即等于动量变化率 （二）、冲量和动量定理 （3）冲量 F 0 t/s 面积表示冲量 1、观念清单 （三）、动量守恒定律 动量守恒定律 （2）公式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'；m1∆v1= -m2∆v2 （3）条件 （1）内容： 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 ①系统不受外力； ②系统受到外力，但外力的合力为零； ③系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力； ④在某一方向上不受外力或合外力为零或内力远大于外力。 1、观念清单 （四）、弹性碰撞和非弹性碰撞 弹性碰撞和 非弹性碰撞 弹性碰撞 非弹性碰撞 ①动量守恒： ②机械能不守恒： ①动碰静 ②动碰动 1、观念清单 （五）、反冲现象 反冲现象 （1）特点 ①物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动 ②系统总动能增加 （2）规律：动量守恒定律 （3）应用：火箭 推进速度 2、探究突破 （一）动量定理的综合应用 1.动量定理与牛顿运动定律的比较 动量定理说明动量的变化不仅跟力的大小和方向有关，还跟力的作用时间有关，即动量的变化量反映了力对时间的累积效果。动量定理不仅适用于恒力作用的情形，也适用于变力作用的情形。而牛顿运动定律只适用于解决恒力作用下的运动问题，因此动量定理的适用范围更广一些。 2.运用动量定理的解题思路 （1）确定研究对象，进行受力分析。 （2）确定初、末状态的动量 <m></m> 和 <m></m> （要先规定正方向，以便确定动量的正负，还要把 <m></m> 和 <m></m> 换成相对于同一惯性参考系的速度）。 （3）利用 <m></m> 列方程求解。 2、探究突破 （一）动量定理的综合应用 3.动量、动能、动量变化量的比较 项目 动量 动能 动量变化量 定义 物体的质量和速度的乘积 物体由于运动而具有的能量 物体末动量与初动量的矢量差 定义式 矢标性 矢量 标量 矢量 特点 状态量 状态量 过程量 关联方程 ， ， ， 2、探究突破 （一）动量定理的综合应用 【典例】光滑水平地面上放着质量的物块与质量的物块，与均可视为质点，物块、相距，、间系一长的轻质细绳，开始时、均处于静止状态，如图所示。现对物块施加一个水平向右的恒力，物块运动一段时间后，绳在短暂的时间内被拉断，绳断后经时间，物块的速度达到。求： （1） 绳被拉断后瞬间物块的速度大小; （2） 绳被拉断过程绳对物块B的冲量大小I; 2、探究突破 【解析】（1）绳被拉断之后对研究，应用动量定理得,解得 （2）绳被拉断之前对应用动能定理得 绳被拉断过程，对应用动量定理得, 解得 【答案】 （1） 2、探究突破 （二）动量守恒定律的应用 1.守恒条件 （1）理想守恒：系统不受外力或所受外力的合力为零，则系统动量守恒。 （2）近似守恒：系统受到的合力不为零，但当内力远大于外力时，系统的动量可近似看成守恒。 （3）单方向守恒：系统在某个方向上所受合力为零时，系统在该方向上动量守恒。 2.实际应用时的三种常见形式 （1） <m></m> （适用于作用前后都运动的两个物体组成的系统）。 （2） <m></m> （适用于原来静止的两个物体组成的系统，比如爆炸、反冲等，两者速率及位移大小与各自质量成反比）。 2、探究突破 （二）动量守恒定律的应用 （3） <m></m> （适用于两物体作用后结合为一体或具有相同速度的情况，完全非弹性碰撞）。 2.实际应用时的三种常见形式 3.解决该类问题的基本思路 （1）认真审题，明确题目所述的物理情境，确定研究对象。 （2）如果物体间涉及多过程，要把整个过程分解为几个小的过程。 （3）对所选取的对象进行受力分析，判定系统是否符合动量守恒的条件。 （4）对所选系统进行能量转化的分析，比如：系统是否满足机械能守恒，如果系统内有摩擦则机械能不守恒，有机械能转化为内能。 （5）选取所需要的方程列式并求解。 2、探究突破 （二）动量守恒定律的应用 3.动量守恒定律的基础模型 （1）碰撞 ①概念：碰撞是指物体间的相互作用持续时间很短，而物体间相互作用力很大的现象。 ②特点：在碰撞现象中，一般都满足内力远大于外力，可认为相互碰撞的物体组成的系统动量守恒。 ③分类： 动量是否守恒 机械能是否守恒 弹性碰撞 守恒 守恒 非弹性碰撞 守恒 不守恒 完全非弹性碰撞 守恒 损失最大 2、探究突破 （二）动量守恒定律的应用 （2）反冲运动 ①物体在内力作用下分裂为两个不同部分，并且这两部分向相反方向运动的现象。 ②反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理。 （3）爆炸问题 ①爆炸与碰撞类似，物体间的相互作用力很大，且远大于系统所受的外力，所以系统动量守恒。 ②爆炸过程中位移很小，可忽略不计，作用后从相互作用前的位置以新的动量开始运动。 3.动量守恒定律的基础模型 2、探究突破 （二）动量守恒定律的应用 【典例】 如图所示，水平地面上固定有高为的平台，台面上有固定的光滑坡道，坡道顶端距台面高也为，坡道底端与台面相切。小球从坡道顶端由静止开始滑下，到达水平光滑的台面后与静止在台面上的小球发生碰撞，并粘在一起，共同沿台面滑行并从台面边缘飞出，落地点与飞出点的水平距离恰好为台高的一半。两球均可视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为。求： （1） 小球刚滑至水平台面时的速度大小； （2） A、B两球的质量之比mA:mB。 2、探究突破 （二）动量守恒定律的应用 【答案】（1） （2）1:3 【解析】（1） 小球从坡道顶端滑至水平台面的过程中，由机械能守恒定律得 解得 （2） 设两球碰撞后共同的速度大小为，由动量守恒定律得 粘在一起的两球飞出台面后做平抛运动，设运动的时间为，在竖直方向上有 在水平方向上有 联立解得 3、思维建模 滑块-木板模型 子弹打木块模型 滑块-弹簧模型 滑块-弧面模型 滑块-单摆模型 人船模型 3、思维建模 从小球开始运动到二者共速的过程，可以看作“完全非弹性碰撞” 从小球开始运动到小球又返回底面的过程，可以看作“弹性碰撞” 3、思维建模 多物体多过程综合题 火箭反冲运动易错点 ① 变质量问题； ② 方向性问题； ③ 相对/地速度。 3、思维建模 【典例】.如图所示，质量为m＝245 g的物块(可视为质点)放在质量为M＝0.5 kg的木板左端，足够长的木板静止在光滑水平面上，物块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.4。质量为m0＝5 g的子弹以速度v0＝300 m/s沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短)，g取10 m/s2。子弹射入后，求： (1)子弹进入物块后子弹和物块一起向右滑行的最大速度v1； (2)木板向右滑行的最大速度v2。 3、思维建模 【解析】(1)子弹进入物块后一起向右滑行的初速度即为物块的最大速度，由动量守恒可得 m0v0＝(m0＋m)v1，解得v1＝6 m/s。 (2)当子弹、物块、木板三者同速时，木板的速度最大，由动量守恒定律可得 (m0＋m)v1＝(m0＋m＋M)v2， 解得v2＝2 m/s。 【答案】(1)6 m/s　(2)2 m/s 3、思维建模 【典例】.两物块A、B用轻弹簧相连，质量均为2 kg，初始时弹簧处于原长，A、B两物块都以v＝6 m/s的速度在光滑的水平地面上运动，质量为4 kg的物块C静止在前方，如图所示，B与C碰撞后二者会粘连在一起运动。则下列说法正确的是(　　) A．B、C碰撞刚结束时的共同速度为3 m/s B．弹簧的弹性势能最大时，物块A的速度为3 m/s C．弹簧的弹性势能最大值为36 J D．弹簧再次恢复原长时A、B、C三物块速度相同 B 3、思维建模 4、科学本质综合 (一)力学规律的选用 1．解决动力学问题的三种方法： (1)力的观点：应用受力分析、运动学公式和牛顿运动定律来求解．； (2)能量观点：应用动能定理和能量守恒定律求解； (3)动量观点：应用动量定理和动量守恒定律求解。 2．三种方法的选择： (1)若研究的对象为一系统，且它们之间有相互作用力，一般用两个守恒定律(动量守恒定律、能量守恒定律)去解决问题．但须注意是否满足守恒的条件． (2)在涉及相对位移问题时则优先考虑能量守恒定律，即用系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量，即转变为系统内能的量． 4、科学本质综合 (一)力学规律的选用 2．三种方法的选择： (3)在涉及碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时，必须注意到一般这些过程均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转化．这种问题由于作用时间短，故动量守恒定律一般能派上大用场； (4)如果要列出各物理量在某一时刻的关系式，可应用牛顿第二定律； (5)研究某一物体受力的持续作用发生运动状态改变时，一般用动量定理(涉及时间的问题)或动能定理(涉及位移问题)去解决问题。 4、科学本质综合 【典例】如图所示，质量为的天车静止在光滑水平轨道上，下面用长为的细线悬挂着质量为的沙箱，一颗质量为的子弹以的水平速度射入沙箱，并留在其中，重力加速度为，空气阻力不计，在以后的运动过程中，求： （1） 沙箱上升的最大高度； （2） 天车的最大速度。 【答案】（1） （2） 4、科学本质综合 【解析】 （1）子弹打入沙箱过程中，它们组成的系统动量守恒，则 摆动过程中，子弹、沙箱、天车组成的系统水平方向动量守恒、机械能守恒。沙箱到达最大高度时，三者有相同的速度，设为，则有 联立可得沙箱上升的最大高度 4、科学本质综合 （2）子弹和沙箱再摆回最低点时，天车的速度最大，设此时天车的速度为，沙箱的速度为，由动量守恒定律得 由系统机械能守恒得 联立可得天车的最大速度 4、科学本质综合 4、科学本质综合 4、科学本质综合 【典例】 如图所示,粗糙的水平面连接一个竖直平面内的半圆形光滑轨道,其半径为R=0.1 m,半圆形轨道的底端放置一个质量为m=0.1 kg的小球B,水平面上有一个质量为m0=0.3 kg的物块A以初速度v0=4.0 m/s开始向着小球B滑动,经过时间t=0.80 s与B发生弹性碰撞。设A、B均可以看作质点,它们的碰撞时间极短,且已知A与水平面间的动摩擦因数μ=0.25,求: (1)碰前A的速度; (2)小球B运动到最高点C时对轨道的压力; (3)物块A所停的位置距圆轨道最低点的距离。 答案:(1)2 m/s　(2)4 N,方向竖直向上　(3)0.2 m 4、科学本质综合 单元导图 单元导图 本课时结束 感谢观看！ 更多模板请关注：https://haosc.tukuppt.com 38 Lavf58.28.100 【典例】如图所示，小球A系在细线的一端，线的另一端固定在O点，O点到水平面的距离为h。物块B质量是小球A的5倍，置于粗糙的水平面上且位于O点正下方，物块与水平面间的动摩擦因数为μ。现拉动小球使线水平伸直，小球由静止开始释放，运动到最低点时与物块发生正碰(碰撞时间极短)，反弹后上升至最高点时到水平面的距离为 eq \f(h,16) 。小球与物块均视为质点，不计空气阻力，重力加速度为g，求碰后物块的速度。 【解析】设小球的质量为m，运动到最低点与物块碰撞前的速度大小为v1，取小球运动到最低点重力势能为零，根据机械能守恒定律，有mgh＝ eq \f(1,2) mv eq \o\al(\s\up1(2),\s\do1(1)) 得v1＝ eq \r(2gh) 设碰撞后小球反弹的速度大小为v1′，同理有mg eq \f(h,16) ＝ eq \f(1,2) mv1′2，得v1′＝ eq \r(\f(gh,8)) 设碰后物块的速度大小为v2，取水平向右为正方向，根据动量守恒定律，有 mv1＝－mv1′＋5mv2 得v2＝ eq \r(\f(gh,8)) 。 【解析】(1)碰前对A由动量定理有-μm0gt=m0vA-m0v0 解得vA=2 m/s。 (2)对A、B:碰撞前后动量守恒,则m0vA=m0vA'+mvB 碰撞前后动能保持不变,则m0m0vA'2+ 由以上各式解得vA'=1 m/s,vB=3 m/s 又因为B球在轨道上机械能守恒,则+2mgR= 解得vC= m/s 在最高点C对小球B有mg+FN=m 解得FN=4 N 由牛顿第三定律知,小球对轨道的压力的大小为4 N,方向竖直向上。 $$