2010高考物理二輪專題復習十二：動量、動量守恒定律及應用教案.doc

專題十二 動量、動量守恒定律及應用 教案一、 專題要點1. 動量：動量是狀態(tài)量，因為V是狀態(tài)量，動量是失量，其方向與物休動動方向相同。2. 動量的變化P是失量，其方向與速度的變化V的方向相同。求解方法：求解動量的變化時遵循平行四邊形定則。（1）若初末動量在同一直線上，則在選定正方向的前提下，可化失量運算為代數(shù)運算。（2）若初末動量不在同一直線上，則運算遵循平行四邊形定則。3動量守恒定律（1）內容：一個系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。（2）適用范圍：動量守恒定律是自然界中普遍適用的規(guī)律，既適用宏觀低速運動的物體，也適用微觀高速運動的粒子。大到宇宙天體間的相互作用，小到微觀粒子的相互作用，無不遵守動量守恒定律，它是解決爆炸、碰撞、反沖及復雜的相互作用的物體系統(tǒng)類問題的基本規(guī)律。（3）動量守恒的條件為：充分且必要條件：系統(tǒng)不受外力或所受外力為零。近似守恒：雖然系統(tǒng)所受外力之和不為零，但系統(tǒng)內力遠遠大于外力，此時外力可以忽略不計，如：爆炸和碰撞。4. 動量守恒定律的表達式(1) p=p/意義：系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p (從守恒的角度列式)(2)p =p/-p=0意義：系統(tǒng)總動量的增量等于零(從增量角度列式)(3)對相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)：p1+p2=p1/ +p2/ 或者m1v1 +m2v2=m1v1/+m2v2/意義：兩個物體作用前的動量的矢量和等于作用后的動量的矢量和p1/-p1=一(p2/-p2)或者p1=一p2或者p1+p2=0 意義：兩物體動量的變化大小相等，方向相反5 彈性碰撞與非彈性碰撞形變完全恢復的叫彈性碰撞；形變完全不恢復的叫完全非彈性碰撞；而一般的碰撞其形變不能夠完全恢復。機械能不損失的叫彈性碰撞；機械能損失最多的叫完全非彈性碰撞；而一般的碰撞其機械能有所損失。 6碰撞過程遵守的規(guī)律應同時遵守三個原則系統(tǒng)動量守恒系統(tǒng)動能不增 實際情景可能：碰前、碰后兩個物體的位置關系（不穿越）和速度關系應遵循客觀實際如甲物追乙物并發(fā)生碰撞，碰前甲的速度必須大于乙的速度，碰后甲的速度必須小于、等于乙的速度或甲反向運動二、 考綱要求考點要求說明考點解讀動量、動量守恒定律及其應用動量守恒定律只限于一維情況本章的重點內容：唯一的二級要求是動量及其守恒定律，本專題和前面的3-4模塊有共同特點是題目教簡單，但為了照顧知識點的覆蓋面，會出現(xiàn)一個大題中在套二、三個小題的情況 彈性碰撞和非彈性碰撞、反沖運動驗證動量守恒定律（實驗、探究）三、 教法指引此專題復習時，可以先讓學生完成相應的習題，在精心批閱之后以題目帶動知識點，進行適當提煉講解。要求學生強加記憶。這一專題的題目還是較難的，雖然只有一個二級要求，但是此專題的內容涉及受力分析、過程分析等二輪復習時還是要穩(wěn)扎穩(wěn)打，從基本知識出發(fā) 四、 知識網(wǎng)絡 五、 典例精析題型1.（子彈射木塊題型）矩形滑塊由不同材料的上下兩層固體組成，將其放在光滑的水平面上，質量為m的子彈以速度v水平射向滑塊 若射中上層子彈剛好不穿出，若射中下層子彈剛好能嵌入，那么( ) A兩次子彈對滑塊做的功一樣多 B兩次滑塊所受沖量一樣大C子彈嵌入上層時對滑塊做功多 D子彈嵌入上層時滑塊所受沖量大解：設固體質量為M，根據(jù)動量守恒定律有：由于兩次射入的相互作用對象沒有變化，子彈均是留在固體中，因此，固體的末速度是一樣的，而子彈對滑塊做的功等于滑塊的動能變化，對滑塊的沖量等于滑塊的動量的變化，因此A、B選項是正確的。規(guī)律總結：解決這樣的問題，還是應該從動量的變化角度去思考，其實，不管是從哪個地方射入，相互作用的系統(tǒng)沒有變化，因此，動量和機械能的變化也就沒有變化。題型2.（動量守恒定律的判斷）把一支槍水平固定在小車上，小車放在光滑的水平地面上，槍發(fā)射出子彈時，關于槍、子彈、車的下列說法正確的是（ ）A.槍和子彈組成的系統(tǒng)動量守恒B.槍和車組成的系統(tǒng)動量守恒C.只有忽略不計子彈和槍筒之間的摩擦，槍、車和子彈組成的系統(tǒng)的動量才近似守恒D.槍、子彈、車組成的系統(tǒng)動量守恒解：本題C選項中所提到的子彈和槍筒之間的摩擦是系統(tǒng)的內力，在考慮槍、子彈、車組成的系統(tǒng)時，這個因素是不用考慮的 根據(jù)受力分析，可知該系統(tǒng)所受合外力為0，符合動量守恒的條件，故選D 規(guī)律總結：判斷系統(tǒng)是否動量守恒時，一定要抓住守恒條件，即系統(tǒng)不受外力或者所受合外力為0。題型3.（碰撞中過程的分析）如圖所示，位于光滑水平桌面上的小滑塊A和B都可視作質點，質量相等。B與輕質彈簧相連。設B靜止，A以某一初速度向B運動并與彈簧發(fā)生碰撞。在整個碰撞過程中，彈簧具有的最大彈性勢能等于（ ）ABA. A的初動能B. A的初動能的1/2C. A的初動能的1/3D. A的初動能的1/4 解： 解決這樣的問題，最好的方法就是能夠將兩個物體作用的過程細化。具體分析如右圖，開始A物體向B運動，如右上圖；接著，A與彈簧接觸，稍有作用，彈簧即有形變，分別對A、B物體產(chǎn)生如右中圖的作用力，對A的作用力的效果就是產(chǎn)生一個使A減速的加速度，對B的作用力的效果則是產(chǎn)生一個使B加速的加速度。如此，A在減速，B在加速，一起向右運動，但是在開始的時候，A的速度依然比B的大，所以相同時間內，A走的位移依然比B大，故兩者之間的距離依然在減小，彈簧不斷壓縮，彈簧產(chǎn)生的作用力越來越大，對A的加速作用和對B的加速作用而逐漸變大，于是，A的速度不斷減小，B的速度不斷增大，直到某個瞬間兩個物體的速度一樣，如右下圖。過了這個瞬間，由于彈簧的壓縮狀態(tài)沒有發(fā)生任何變化，所以對兩個物體的作用力以及力的效果也沒有變，所以A要繼續(xù)減速，B要繼續(xù)加速，這就會使得B的速度變的比A大，于是A、B物體之間的距離開始變大。因此，兩個物體之間的距離最小的時候，也就是彈簧壓縮量最大的時候，也就是彈性勢能最大的時候，也就是系統(tǒng)機械能損失最大的時候，就是兩個物體速度相同的時候。根據(jù)動量守恒有，根據(jù)能量守恒有，以上兩式聯(lián)列求解的，可見彈簧具有的最大彈性勢能等于滑塊A原來動能的一半，B正確 規(guī)律總結：處理帶有彈簧的碰撞問題，認真分析運動的變化過程是關鍵，面對彈簧問題，一定要注重細節(jié)的分析，采取“慢鏡頭”的手段。題型4.（動量守恒定律的適用情景）小型迫擊炮在總質量為1000kg的船上發(fā)射，炮彈的質量為2kg若炮彈飛離炮口時相對于地面的速度為600m/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？解：發(fā)射炮彈前，總質量為1000kg的船靜止，則總動量Mv=0發(fā)射炮彈后，炮彈在水平方向的動量為mv1cos45，船后退的動量為(M-m)v2據(jù)動量守恒定律有0=mv1cos45(M-m)取炮彈的水平速度方向為正方向，代入已知數(shù)據(jù)解得 規(guī)律總結：取炮彈和小船組成的系統(tǒng)為研究對象，在發(fā)射炮彈的過程中，炮彈和炮身(炮和船視為固定在一起)的作用力為內力系統(tǒng)受到的外力有炮彈和船的重力、水對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，浮力要大于重力因此，在垂直方向上，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(不計水的阻力)，故在該方向上動量守恒題型5. （多物體多過程動量守恒）兩塊厚度相同的木塊A和B，并列緊靠著放在光滑的水平面上，其質量分別為mA=2.0kg，mB=0.90kg它們的下底面光滑，上表面粗糙另有質量mC=0.10kg的鉛塊C(其長度可略去不計)以vC=10m/s的速度恰好水平地滑到A的上表面(見圖)，由于摩擦，鉛塊最后停在本塊B上，測得B、C的共同速度為v=0.50m/s，求：木塊A的速度和鉛塊C離開A時的速度解：設C離開A時的速度為vC，此時A、B的共同速度為vA，對于C剛要滑上A和C剛離開A這兩個瞬間，由動量守恒定律知mCvC=(mA+mB)vA+mCvC (1)以后，物體C離開A，與B發(fā)生相互作用從此時起，物體A不再加速，物體B將繼續(xù)加速一段時間，于是B與A分離當C相對靜止于物體B上時，C與B的速度分別由vC和vA變化到共同速度v因此，可改選C與B為研究對象，對于C剛滑上B和C、B相對靜止時的這兩個瞬間，由動量守恒定律知mCvC+mBvA=(mB+mC)v (2)由(l)式得 mCvC=mCvC-(mAmB)vA 代入(2)式 mCvC-(mA+mC)vA+mBvA=(mB+mC)v得木塊A的速度所以鉛塊C離開A時的速度題型6.（人船模型）在靜止的湖面上有一質量M=100kg的小船，船上站立質量m=50kg的人，船長L=6m，最初人和船靜止當人從船頭走到船尾(如圖)，船后退多大距離？(忽略水的阻力)解：選地球為參考系，人在船上行走，相對于地球的平均速度為(L-x)/t，船相對于地球后退的平均速度為x/t，系統(tǒng)水平方向動量守恒方程為 故 規(guī)律總結：錯解：由船和人組成的系統(tǒng)，當忽略水的阻力時，水平方向動量守恒取人前進的方向為正方向，設t時間內人由船頭走到船尾，則人前進的平均速度為L/t，船在此時間內后退了x距離，則船后退的平均速度為x/t，水平方向動量守恒方程為 故 這一結果是錯誤的，其原因是在列動量守恒方程時，船后退的速度x/t是相對于地球的，而人前進的速度L/t是相對于船的。相對于不同參考系的速度代入同一公式中必然要出錯題型7. （動量守恒中速度的相對性）一個靜止的質量為M的原子核，放射出一個質量為m 的粒子，粒子離開原子核時相對于核的速度為v0，原子核剩余部分的速率等于（ ）解：取整個原子核為研究對象。由于放射過程極為短暫，放射過程中其他外力的沖量均可不計，系統(tǒng)的