2025届高考物理一仑复习课件：第2讲 动量守恒定律及其应用

第六章 第2节 动量守恒定律及其应用 裴姗姗 2024.11 课程标准 1．理解冲量和动量。　 2．通过理论推导和实验，理解动量定理，能用其解释生产生活中的有关现象。　 3．理解动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象。知道动量守恒定律的普适性。　 4．定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。　 5．体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然界的和谐与统一。 实验八：通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点 pss 高考考点 pss 一、动量守恒定律 1．内容 物体在碰撞时，如果系统_________，则系统的总动量保持不变。 2．表达式 (1) p＝p′，即系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p′。 (2) m1v1＋m2v2＝_________，即相互作用的两个物体系统， 作用前的动量和等于作用后的动量和。 (3) Δp1＝－Δp2，即相互作用的两个物体动量的增量等大、反向。 (4) Δp＝0，即系统总动量的增量为0。 pss 二、动量守恒定律的理解 1．守恒条件 (1)理想守恒：系统不受外力或所受外力的矢量和为零，则系统动量守恒。 (2)近似守恒：系统受到的外力矢量和不为零，但当内力远大于外力时，系统的动量可近似看成守恒。（爆炸 反冲） (3)某一方向上守恒：系统在某个方向上所受外力矢量和为零时，系统在该方向上动量守恒。 pss 二、动量守恒定律的理解 2．解题步骤 (1)明确研究对象，确定系统的组成(系统包括哪几个物体及研究的过程)。 (2)进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或某一方向上是否守恒)。 (3)规定正方向，确定初、末状态动量。 (4)由动量守恒定律列出方程。 (5)代入数据，求出结果，必要时讨论说明。 pss 1．反冲 (1)定义：一个静止的物体在内力的作用下分裂成两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动，这种现象叫作反冲。 (2)特点：系统内各物体间的相互作用的内力____系统受到的外力。实例：发射炮弹、发射火箭等。 (3)规律：遵从动量守恒定律。 三、动量守恒定律的应用 pss 1、反冲 作用原理 反冲运动是系统内物体之间的作用力和反作用力产生的效果 动量守恒 反冲运动中系统不受外力或内力远大于外力，所以反冲运动遵循动量守恒定律 机械能增加 反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总机械能增加 pss 2．爆炸问题 爆炸与碰撞类似，物体间的相互作用时间很短，作用力很大，且_______系统所受的外力，所以系统动量_______。 如爆竹爆炸等。 三、动量守恒定律的应用 pss 3.爆炸 动量守恒 由于爆炸是在极短的时间内完成的，爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力，所以在爆炸过程中，系统的总动量守恒 动能增加 在爆炸过程中，由于有其他形式的能量(如化学能)转化为动能，所以爆炸后系统的总动能增加 位置不变 爆炸的时间极短，因而作用过程中，物体产生的位移很小，一般可忽略不计，可以认为爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动 pss 【例1】如图所示，曲面体P静止于光滑水平面上，物块Q自P的上端由静止释放。Q与P的接触面光滑，Q在P上运动的过程中，下列说法正确的是(　　) A．P对Q做功为零 B．P和Q之间的相互作用力做功之和为零 C．P和Q构成的系统机械能守恒、动量守恒 D．P和Q构成的系统机械能不守恒、动量守恒 B pss 【2021全国乙】如图,光滑水平地面上有一小车,一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连,另一端与滑块相连,滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩,撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系(可视为惯性系)中,从撤去推力开始,小车、弹簧和滑块组成的系统(　    ) A.动量守恒,机械能守恒 B.动量守恒,机械能不守恒 C.动量不守恒,机械能守恒 D.动量不守恒,机械能不守恒 B pss 【2023新课标】(多选)使甲、乙两条形磁铁隔开一段距离,静止于水平桌面上,甲的N极正对着乙的S极,甲的质量大于乙的质量,两者与桌面之间的动摩擦因数相等。现同时释放甲和乙,在它们相互接近过程中的任一时刻 (　    )   A.甲的速度大小比乙的大 B.甲的动量大小比乙的小 C.甲的动量大小与乙的相等 D.甲和乙的动量之和不为零 BD pss 【跟踪训练1】篮球运动深受同学们喜爱。在某次篮球比赛中，质量为m的篮球以水平速度大小v撞击竖直篮板后，以水平速度大小v′被弹回，已知v′＜v，篮球与篮板撞击时间极短。下列说法正确的是(　　) A．撞击时篮球受到的冲量大小为m(v′－v) B．撞击时篮板受到的冲量大小为m(v－v′) C．撞击过程中篮球和篮板组成的系统动量不守恒 D．撞击过程中篮球和篮板组成的系统机械能守恒 C pss 【跟踪训练2】在空间技术发展过程中，喷气背包曾经作为航天员舱外活动的主要动力装置，它能让航天员保持较高的机动性。如图所示，航天员在距离空间站舱门为d的位置与空间站保持相对静止，启动喷气背包，压缩气体，使气体通过横截面积为S的喷口以速度v1持续喷出，航天员到达舱门时的速度为v2。若航天员连同整套舱外太空服的质量为M，不计喷出气体后航天员和装备质量的变化，忽略航天员的速度对喷气速度的影响以及喷气过程中压缩气体密度的变化，则喷出压缩气体的密度为(　　) A． B． C． D． D pss 【例3】(多选)足够大的光滑水平面上，一根不可伸长的细绳一端连接着质量m1＝1.0 kg的物块A，另一端连接质量m2＝1.0 kg的木板B，绳子开始是松弛的。质量m3＝1.0 kg的物块C放在长木板B的右端，C与木板B间的滑动摩擦力大小等于最大静摩擦力大小。现在给物块C水平向左的瞬时初速度v0＝2.0 m/s，物块C立即在长木板上运动。已知绳子绷紧前，B、C已经达到共同速度；绳子绷紧后，A、B总是具有相同的速度；物块C始终未从长木板B上滑落。下列说法正确的是( 　　) A.绳子绷紧前，B、C达到的共同速度大小为1.0 m/s B.绳子刚绷紧后的瞬间，A、B的速度大小均为1.0 m/s C．绳子刚绷紧后的瞬间，A、B的速度大小均为0.5 m/s D．最终A、B、C三者将以大小为 m/s的共同速度一直运动下去 ACD pss 【例4】如图所示，相互接触质量均为m的木块A、B静止放置在光滑水平面上，现有一子弹水平穿过两木块，设子弹穿过木块A、B的时间分别为t1和t2，木块对子弹水平方向的作用力恒为f，则下列说法正确的是(　 　) A.t1时间内，子弹的动量变化量大于A的动量变化量 B．t2时间内，子弹的动量变化量大于B的动量变化量 C．t1时间内，子弹和A的总动量守恒 D．t2时间内，子弹和B的总机械能守恒 A pss 【例5】观赏烟火表演是每年春节庆祝活动的“压轴大餐”。某型号礼花底座仅0.2 s的发射时间，就能将5 kg的礼花弹竖直抛上180 m的高空。(忽略发射底座高度，不计空气阻力，g取10 m/s2) (1)礼花发射时燃烧的火药对礼花弹的作用力约是多少？ (2)某次试射，当礼花弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两块(爆炸时炸药质量忽略不计)，测得两块落地点间的距离s＝900 m，落地时两者的速度相互垂直，则两块的质量各为多少？ 1550N；4kg，1kg pss 【例6】如图所示，玩具“火箭”由上下A、B两部分和一个劲度系数较大的轻弹簧构成，A的质量为0.2 kg，B的质量为0.4 kg，弹簧夹在中间，与两者不固连。开始时让A、B压紧弹簧并锁定为一个整体，为使A上升得更高，让“火箭”在距地面0.8 m高处自由释放，“火箭”着地瞬间以原速率反弹，同时解除锁定，当弹簧恢复原长时，B恰好停在地面上，不计空气阻力和“火箭”的体积以及弹簧解锁恢复原长的时间，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)“火箭”着地时的速度大小； (2)A上升的最大高度； (3)弹簧被锁定时的弹性势能。 12m/s；7.2m,9.6J pss 3．人船模型 1．两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒。 2．“人船”模型的特点 (1)两物体满足动量守恒定律：m1v1－m2v2＝0。 (2)运动特点：人动船动，人静船静，人快船快，人慢船慢，人左船右；人船位移比等于它们质量的反比，人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比，即＝＝。 三、动量守恒定律的应用 pss 【例7】如图所示，一高h＝2.4 m、倾角θ＝37°、质量M＝3 g的光滑斜面静止在光滑水平面上，一质量m＝0.2 g的物块从斜面顶端由静止释放。已知sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，则物块由斜面顶端滑到底端的过程中，斜面将(　　) A．向右移动0.5 m B．向右移动0.6 m C．向右移动0.2 m D．向右移动0.1 m C pss 【小本】1.如图所示，轻绳下悬挂一静止沙袋，一子弹水平射入并留在沙袋中，随沙袋一起摆动，不计空气阻力，在以上整个过程中，子弹和沙袋组成的系统(　　) A．动量不守恒，机械能守恒 B．动量守恒，机械能不守恒 C．动量和机械能均不守恒 D．动量和机械能均守恒 C pss 【小本】2.如图所示，用火箭发射人造地球卫星。当最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以v0的速度绕地球做匀速圆周运动。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离后瞬间，卫星速度增大，则(　　) A．分离前卫星所受重力为0 B．分离前后卫星和火箭壳的动量守恒 C．v0可能等于8 km/s D．分离后卫星不可能在原来的轨道上运动 D pss 【小本】3．如图所示，正在太空中行走的航天员A、B沿同一直线相向运动，相对于空间站的速度大小分别为3 m/s和1 m/s，迎面碰撞后(正碰)，A、B两人均反向运动，速度大小均为2 m/s，则A、B两人的质量之比为(　　) A．3∶5 B．2∶3 C．2∶5 D．5∶3 A pss 【小本】4.如图所示，在一堆淤泥表面放置一个大爆竹，爆竹爆炸时分裂成A、B两部分，A的质量M＝0.1 kg，B的质量m＝0.05 kg。爆竹爆炸时B部分竖直向上飞出，能上升的最大高度h＝5 m。A部分陷入淤泥中的最大深度d＝5 cm。若爆竹的火药质量以及空气阻力可忽略不计，重力加速度g取10 m/s2。求： (1)爆竹爆炸结束的瞬间，B部分获得的速度大小； (2)A部分所受淤泥的平均阻力大小。 10m/s;26N pss 【小本】5．(多选)如图所示，放烟花时烟花弹经历“发射”和“炸开”两个过程。烟花弹由发射筒底部火药引燃获得初速度，竖直向上运动到最高点时炸开，则烟花弹(　　) A．“炸开”前瞬间的动能为零 B．“炸开”近似动量守恒 C．“发射”动量守恒 D．“发射”机械能守恒 AB pss 【小本】7．(多选)如图所示，小车在地面上静止，车与地面间摩擦忽略不计，A、B两人站在车的两头。两人同时开始相向行走，发现小车向左运动，小车运动的原因可能是(　　) A．A、B质量相等，但A的速率比B大 B．A、B质量相等，但A的速率比B小 C．A、B速率相等，但A的质量比B大 D．A、B速率相等，但A的质量比B小 AC pss 【小本】8.滑板运动是青少年比较喜欢的一种户外运动。现有一个质量为m的小孩站在一辆质量为λm的滑板车上，小孩与滑板车一起在光滑的水平路面上以速度v0匀速运动，突然发现前面有一个小水坑，由于来不及转向和刹车，该小孩立即相对于滑板车以速度v0向前跳离滑板车，滑板车速度大小变为原来的，但方向不变，则λ为(　　) A．1　　　　B．2　　　　C．3　　　　D．4 A pss 【小本】9.(多选)如图所示，光滑轨道abcd固定在竖直平面内，其中ab段为水平轨道，bcd段为圆弧轨道，圆弧轨道的半径R＝0.32 m，在b处与水平轨道相切。在水平轨道上静置着质量分别为mA＝2 kg、mB＝1 kg的物块A、B(均可视为质点)，用轻质细绳将A、B连接在一起，且A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧(未被拴接)。现将细绳剪断，B向右滑动且恰好能冲到圆弧轨道的最高点d处。已知重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是(　 　) A.物块A的速度大小为2 m/s B．物块B经过圆弧轨道b点时对轨道的压力大小为60 N C．弹簧压缩时的弹性势能大小为12 J D．物块A、B弹开后瞬间的速度之比为2∶1 ABC pss 【小本】10．如图所示，一枚炮弹发射的初速度为v0，发射角为θ。它飞行到最高点时炸裂成质量均为m的A、B两部分，A部分炸裂后竖直下落，B部分继续向前飞行。重力加速度为g，不计空气阻力，不计炸裂过程中炮弹质量的变化。求： (1)炸裂后瞬间B部分速度的大小和方向； (2)炸裂前后，A、B系统机械能的变化量ΔE (3)A、B两部分落地点之间的水平距离Δx。 pss $$