1、第一章碰撞與動(dòng)量守恒 第三節(jié)動(dòng)量守恒定律在碰撞中的應(yīng)用,欄目鏈接,1知道應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 2掌握應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決問(wèn)題的一般步驟 3會(huì)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律分析、解決碰撞、爆炸等相互作用的問(wèn)題 4能綜合應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和其他規(guī)律解決一維運(yùn)動(dòng)有關(guān)問(wèn)題,欄目鏈接,欄目鏈接,從現(xiàn)代物理學(xué)的理論高度來(lái)認(rèn)識(shí)，動(dòng)量守恒定律是物理學(xué)中最基本的普適原理之一(另一個(gè)最基本的普適原理就是能量守恒定律)從科學(xué)實(shí)踐的角度來(lái)看，迄今為止，人們尚未發(fā)現(xiàn)動(dòng)量守恒定律有任何例外相反，每當(dāng)在實(shí)驗(yàn)中觀察到似乎是違反動(dòng)量守恒定律的現(xiàn)象時(shí)，物理學(xué)家們就會(huì)提出新的假設(shè)來(lái)補(bǔ)救，最后總是以有新的發(fā)現(xiàn)而勝利告終,欄目鏈接,

2、欄目鏈接,1碰撞類問(wèn)題中，相互作用力往往是_，過(guò)程相當(dāng)復(fù)雜，很難用牛頓運(yùn)動(dòng)定律來(lái)求解，而應(yīng)用動(dòng)量守恒定律只需考慮過(guò)程的_，不必涉及_，因而在解決碰撞問(wèn)題中有廣泛的應(yīng)用 2不同類型的碰撞問(wèn)題一定滿足_定律，但不一定滿足_定律,變力,初、末狀態(tài),欄目鏈接,過(guò)程的細(xì)節(jié),動(dòng)量守恒,機(jī)械能守恒,欄目鏈接,知識(shí)點(diǎn)1動(dòng)碰撞問(wèn)題,1常見(jiàn)碰撞情況的分析 (1)彈性碰撞 特點(diǎn)：在彈性碰撞過(guò)程中系統(tǒng)無(wú)機(jī)械能損失即只發(fā)生機(jī)械能傳遞而不發(fā)生能量轉(zhuǎn)化彈性碰撞同時(shí)遵守動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律 (2)非彈性碰撞 特點(diǎn)：在碰撞過(guò)程中有機(jī)械能損失，即發(fā)生能量轉(zhuǎn)化，,欄目鏈接,一般是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能故只遵守動(dòng)量守恒，不遵守機(jī)械

3、能守恒 (3)完全非彈性碰撞 特點(diǎn)：在碰撞過(guò)程中機(jī)械能損失最多，只遵守動(dòng)量守恒，不遵守機(jī)械能守恒 2碰撞過(guò)程應(yīng)滿足的條件 在所給的條件不同的情況下，碰撞情況有各種可能，但不管哪種情況必須同時(shí)滿足以下三條：,欄目鏈接,(1)系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒 (2)系統(tǒng)的機(jī)械能不增加，即Ek1Ek2Ek1Ek2. (3)符合實(shí)際情況，如碰后兩者同向運(yùn)動(dòng)，應(yīng)有v前v后，若不滿足，則該碰撞過(guò)程不可能 3注意 即使物體在碰撞過(guò)程中系統(tǒng)所受合外力不等于零，由于內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，所以外力的作用可以忽略，認(rèn)為系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒故分析碰撞問(wèn)題時(shí)，應(yīng)首先想到動(dòng)量守恒定律,欄目鏈接,例1相向運(yùn)動(dòng)的A、B兩輛小車相撞后，一起沿A原來(lái)的方

4、向前進(jìn)，這是由于() AA車的質(zhì)量一定大于B車的質(zhì)量 BA車的速度一定大于B車的速度 CA車的動(dòng)量一定大于B車的動(dòng)量 DA車的動(dòng)能一定大于B車的動(dòng)能,欄目鏈接,解析：碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，碰后一起沿A原來(lái)方向前進(jìn)，說(shuō)明總動(dòng)量與A的動(dòng)量方向相同，故A車動(dòng)量大于B車的動(dòng)量，選項(xiàng)C對(duì) 答案：C,欄目鏈接,課堂訓(xùn)練 1(雙選)半徑相等的小球甲和乙，在光滑水平面上沿同一直線相向運(yùn)動(dòng)若甲球的質(zhì)量大于乙球的質(zhì)量，碰撞前兩球的動(dòng)能相等，則碰撞后兩球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能是() A甲球的速度為零，而乙球的速度不為零 B乙球的速度為零，而甲球的速度不為零 C兩球的速度均不為零 D兩球的速度方向均與原方向相反，兩球的動(dòng)能仍相

5、等,欄目鏈接,解析：甲、乙兩球在光滑水平面上發(fā)生碰撞，滿足動(dòng)量守恒的條件，因此，碰撞前后甲、乙兩球組成的系統(tǒng)總動(dòng)量守恒碰撞前，由于Ek甲Ek乙，而Ek，由題設(shè)條件m甲m乙可知p甲p乙，碰撞后，如果甲球速度為零，則乙球必反彈，系統(tǒng)的總動(dòng)量方向與碰撞前相同，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，這是可能的，A選項(xiàng)對(duì)如果乙球速度為零，則甲球反彈，系統(tǒng)的總動(dòng)量方向與碰撞前相反，違反了動(dòng)量守恒定律，B選項(xiàng)錯(cuò)誤如果甲、乙兩球速度均不為零，可以滿足動(dòng)量守恒定律的要求，C選項(xiàng)對(duì),欄目鏈接,欄目鏈接,知識(shí)點(diǎn)2應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的步驟,相互作用的幾個(gè)物體，在極短的時(shí)間內(nèi)它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生顯著變化，這個(gè)過(guò)程就可稱為碰撞 由于碰撞的物

6、體之間的作用時(shí)間短，碰撞物體之間的作用力大，內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，故符合動(dòng)量守恒定律 應(yīng)用動(dòng)量守恒定律的解題步驟： 1確定研究對(duì)象，由于研究對(duì)象是由幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)，所以在確定研究對(duì)象時(shí)，要根據(jù)題意明確所研究的系統(tǒng)是由哪些物體組成的,欄目鏈接,2對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體進(jìn)行受力分析，分清內(nèi)力和外力；并判斷系統(tǒng)在哪一過(guò)程中動(dòng)量守恒 3確定正方向 4確定系統(tǒng)的初、末狀態(tài)的總動(dòng)量 5根據(jù)動(dòng)量守恒定律列方程 在建立動(dòng)量守恒定律方程時(shí)，還要注意：一般速度都是以地面作為參照物的；公式中涉及的速度方向，只允許有一個(gè)速度方向未確定，其余速度方向?yàn)橐阎?；單位要一?欄目鏈接,6解方程求解 例2 如圖所示，一輛質(zhì)量為M60

7、kg的小車上有一質(zhì)量為m40 kg的人(相對(duì)車靜止)一起以v02 m/s的速度在光滑的水平面上前進(jìn)突然人用相對(duì)于小車以u(píng)4 m/s的速度水平向后跳出后，車速為多少？ (1)下面是幾位同學(xué)的解答，若錯(cuò)誤，請(qǐng)指出錯(cuò)在何處，并寫(xiě)出正確的解答,欄目鏈接,(1)解析：人跳出車后，車的動(dòng)量為60v，人的動(dòng)量為m(uv)，由動(dòng)量守恒定律(Mm)v0Mvm(uv) 即： (6040)260v40(4v) 解得： v0.4 m/s. (2)解析：選車的方向?yàn)檎?，人跳出車后，車的?dòng)量為Mv，人的動(dòng)量為mu，由動(dòng)量守恒定律(Mm) v0Mvmu 即： (6040)260v40(4) 解得： v6 m/s.,欄目鏈接

8、,欄目鏈接,欄目鏈接,課堂訓(xùn)練 2質(zhì)量為30 kg的小孩以8 m/s的水平速度跳上一輛靜止在水平軌道上的平板車，已知平板車的質(zhì)量為90 kg，求小孩跳上車后他們共同的速度,欄目鏈接,解析：取小孩和平板車作為系統(tǒng)，由于整個(gè)系統(tǒng)所受合外力為零，所以系統(tǒng)動(dòng)量守恒 規(guī)定小孩初速度方向?yàn)檎?，則： 相互作用前：v18 m/s，v20，,欄目鏈接,知識(shí)點(diǎn)3 對(duì)爆炸問(wèn)題的探究,爆炸的特點(diǎn)是作用時(shí)間很短，相互作用內(nèi)力很大，過(guò)程中物體間產(chǎn)生的位移可忽略對(duì)于外力不會(huì)隨內(nèi)力而變化的系統(tǒng)，盡管有外力作用，但仍可以認(rèn)為其動(dòng)量守恒，但從機(jī)械能角度分析，爆炸時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能增加,欄目鏈接,課 堂 訓(xùn) 練,例3手榴彈在離地面高

9、h處的速度方向恰好沿水平方向向左，速度的大小為v，此時(shí)，手榴彈炸裂成質(zhì)量相等的兩塊，前半塊的速度方向仍沿水平向左，速度大小為3v，那么后半塊在炸后的落地點(diǎn)跟爆炸點(diǎn)的水平位移是多少？方向如何？(設(shè)消耗的火藥質(zhì)量不計(jì)) 解析：在爆炸瞬間，手榴彈水平方向動(dòng)量守恒，設(shè)手榴彈炸成兩塊后每塊的質(zhì)量為m，炸后后半塊的速度為v，以向左為正方向，根據(jù)動(dòng)量守恒，有,欄目鏈接,課 堂 訓(xùn) 練,欄目鏈接,課 堂 訓(xùn) 練,課堂訓(xùn)練 3質(zhì)量為1 kg的炮彈，以800 J的動(dòng)能沿水平方向飛行時(shí)，突然爆炸分裂為質(zhì)量相等的兩塊，前一塊仍沿水平方向飛行，動(dòng)能為625 J，則后一塊的動(dòng)能為() A175 J B225 J C125

10、 J D275 J,欄目鏈接,知識(shí)點(diǎn)4 分方向的動(dòng)量守恒,如果相互作用的物體所受到合外力不為零，外力也不遠(yuǎn)小于內(nèi)力，系統(tǒng)總動(dòng)量就不守恒，也不能近似認(rèn)為守恒但是，只要在某一方向上合外力的分量為零，或者某一方向上的外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力，那么在這一方向上系統(tǒng)的動(dòng)量守恒或近似守恒,欄目鏈接,課 堂 訓(xùn) 練,例4 小型迫擊炮在總質(zhì)量為1 000 kg的船上發(fā)射，炮彈的質(zhì)量為2 kg.若炮彈飛離炮口時(shí)相對(duì)于地面的速度為600 m/s，且速度跟水平面成45角，求發(fā)射炮彈后小船后退的速度,欄目鏈接,解析：取炮彈和小船組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，在發(fā)射炮彈的過(guò)程中，炮彈和炮身(炮和船視為固定在一起)的作用力為內(nèi)力系統(tǒng)受到的

11、外力有炮彈和船的重力、水對(duì)船的浮力在船靜止的情況下，重力和浮力相等，但在發(fā)射炮彈時(shí)，浮力要大于重力因此，在垂直方向上，,課 堂 訓(xùn) 練,系統(tǒng)所受到的合外力不為零，但在水平方向上系統(tǒng)不受外力(不計(jì)水的阻力)，故在該方向上動(dòng)量守恒 發(fā)射炮彈前，總質(zhì)量為1 000 kg的船靜止，則總動(dòng)量Mv0. 發(fā)射炮彈后，炮彈在水平方向的動(dòng)量為mv1cos 45，船后退的動(dòng)量為(Mm) V2. 據(jù)動(dòng)量守恒定律有 0mv1cos 45(Mm) V2.,欄目鏈接,課 堂 訓(xùn) 練,欄目鏈接,課 堂 訓(xùn) 練,課堂訓(xùn)練 4如圖所示，質(zhì)量為0.5 kg的小球在距離車底面高20 m處以一定的初速度向左平拋，落在以7.5 m/s

12、速度沿光滑水平面向右勻速行駛的敞篷小車中，車底涂有一層油泥，車與油泥的總質(zhì)量為4 kg.設(shè)小球在落到車底前瞬間的速度是25 m/s，則當(dāng)小球與小車相對(duì)靜止時(shí)，小車的速度是() A5 m/s B4 m/s C8.5 m/s D9.5 m/s,欄目鏈接,課 堂 訓(xùn) 練,欄目鏈接,知識(shí)點(diǎn)5 動(dòng)量守恒定律的綜合應(yīng)用,欄目鏈接,1動(dòng)量守恒定律與機(jī)械能守恒定律的比較.,2.注意 (1)動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式為矢量式，應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意方向，而機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式為標(biāo)量式，對(duì)功和能只能求代數(shù)和 (2)動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律的成立條件不同，故系統(tǒng)的動(dòng)量守恒時(shí)，機(jī)械能不一定守恒，同理機(jī)械能守恒時(shí)，動(dòng)量也不一定守恒,欄目鏈接,例5 質(zhì)量為M的木塊靜止在光滑水平面上，一質(zhì)量為m，速度為v0的子彈水平射入木塊且并未穿出，設(shè)木塊對(duì)子彈的阻力大小恒為F，試求： (1)打擊完畢后木塊的速度為多少？ (2)打擊過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)能為多少？ (3)木塊至少多長(zhǎng)子彈才不會(huì)穿出？,欄目鏈接,欄目鏈接,欄目鏈接,課堂訓(xùn)練 5如圖所示，abc是光滑的軌道，其中ab是水平的，bc是位于豎