2019-2020学年高中物理 第1章 章末复习课课件 教科版选修3-5

栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合第一章碰撞与动量守恒章末复习课栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合巩固知识整层合栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合[体系构建]栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合[核心速填]1．碰撞的分类：(1)弹性碰撞，满足________，________．(2)非弹性碰撞，满足动能____，动量____．(3)完全非弹性碰撞，碰后粘在一起，动量____，动能损失最大．动量守恒动能守恒减少守恒守恒栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合2．动量(1)动量：p＝____；单位：____________；方向：与速度v的方向____．(2)冲量：I＝____，单位：______；方向：与力F的方向____．(3)动量变化量：Δp＝__________＝______；方向：与Δv的方向____．mvkg·m/s一致FtN·s相同p2－p1mΔv相同栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合3．动量定理(1)内容：物体所受______的冲量等于物体的________．(2)表达式：I＝____＝p2－p1＝______________.合外力动量变化Ftmv2－mv1栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合4．动量守恒定律(1)内容：一个系统________或者所受______为零，这个系统的总动量保持不变．(2)表达式：①________②Δp＝0③Δp1＝Δp2(3)守恒条件：①系统不受外力作用．②系统所受的______为零．③内力______外力，且作用时间短，系统动量近似守恒．④系统某一方向上的____________，系统在该方向上动量守恒．不受外力合外力p′＝p合外力远大于外力之和为零栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合提升能力强层化栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合动量定理及其应用1．冲量的计算(1)恒力的冲量：公式I＝Ft适用于计算恒力的冲量．(2)变力的冲量①通常利用动量定理I＝Δp求解．②可用图像法计算．在F­t图像中阴影部分(如图所示)的面积就表示力在时间Δt＝t2－t1内的冲量．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合2．动量定理Ft＝mv2－mv1的应用(1)它说明的是力对时间的累积效应．应用动量定理解题时，只考虑物体的初、末状态的动量，而不必考虑中间的运动过程．(2)应用动量定理求解的问题①求解曲线运动的动量变化量．②求变力的冲量问题及平均力问题．③求相互作用时间．④利用动量定理定性分析现象．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合【例1】一个铁球，从静止状态由10m高处自由下落，然后陷入泥潭中，从进入泥潭到静止用时0.4s，该铁球的质量为336g，求：(1)从开始下落到进入泥潭前，重力对铁球的冲量为多少？(2)从进入泥潭到静止，泥潭对铁球的冲量为多少？(3)泥潭对铁球的平均作用力为多少？(保留两位小数，g取10m/s2)栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合[解析](1)铁球自由下落10m所用的时间是t1＝2hg＝2×1010s＝2s，重力的冲量IG＝mgt1＝0.336×10×2N·s≈4.75N·s，方向竖直向下．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合(2)设向下为正方向，对铁球从静止开始运动至停在泥潭中的全过程，运用动量定理得mg(t1＋t2)－Ft2＝0泥潭的阻力F对铁球的冲量Ft2＝mg(t1＋t2)＝0.336×10×(2＋0.4)N·s≈6.10N·s，方向竖直向上．(3)由Ft2＝6.10N·s得F＝15.25N.[答案](1)4.75N·s(2)6.10N·s(3)15.25N栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合1．动量定理可以表示为Δp＝FΔt，其中动量p和力F都是矢量．在运用动量定理处理二维问题时，可以在相互垂直的x、y两个方向上分别研究．例如，质量为m的小球斜射到木板上，入射的角度是θ，碰撞后弹出的角度也是θ，碰撞前后的速度大小都是v，如图所示．碰撞过程中忽略小球所受重力．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合(1)分别求出碰撞前后x、y方向小球的动量变化Δpx、Δpy；(2)分析说明小球对木板的作用力的方向．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合[解析](1)x方向：动量变化为Δpx＝mvsinθ－mvsinθ＝0y方向：动量变化为Δpy＝mvcosθ－(－mvcosθ)＝2mvcosθ，方向沿y轴正方向．(2)根据动量定理可知，木板对小球作用力的方向沿y轴正方向，根据牛顿第三定律可知，小球对木板作用力的方向沿y轴负方向．[答案]见解析栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合动量守恒定律应用中的临界问题解决相互作用物体系统的临界问题时，应处理好以下问题：1．寻找临界状态题设情景中看是否有相互作用的两物体相距最近、恰好滑离、避免相碰和物体开始反向运动等临界状态．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合2．挖掘临界条件在与动量相关的临界问题中，临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合3．常见类型(1)涉及弹簧类的临界问题对于由弹簧组成的系统，在物体间发生相互作用的过程中，当弹簧被压缩到最短或拉伸到最长时，弹簧两端的两个物体的速度必然相等．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合(2)涉及相互作用边界的临界问题在物体滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的过程中，由于物体间弹力的作用，斜面在水平方向上将做加速运动，物体滑到斜面上最高点的临界条件是物体与斜面沿水平方向具有共同的速度，物体到达斜面顶端时，在竖直方向上的分速度等于零．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合(3)子弹打木块类的临界问题：子弹刚好击穿木块的临界条件为子弹穿出时的速度与木块的速度相同，子弹位移为木块位移与木块厚度之和．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合【例2】如图所示，甲车质量m1＝m，在车上有质量为M＝2m的人，甲车(连同车上的人)从足够长的斜坡上高h处由静止滑下，到水平面上后继续向前滑动，此时质量m2＝2m的乙车正以v0的速度迎面滑来，已知h＝2v20g，为了使两车不可能发生碰撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳上乙车，试求人跳离甲车的水平速度(相对地面)应满足什么条件？不计地面和斜坡的摩擦，小车和人均可看作质点．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合[解析]设甲车(包括人)滑下斜坡后速度为v1，由机械能守恒定律得12(m1＋M)v21＝(m1＋M)gh得v1＝2gh＝2v0设人跳离甲车的水平速度(相对地面)为v，在人跳离甲车和人跳上乙车过程中各自动量守恒，设人跳离甲车和跳上乙车后，两车的速度分别为v1′和v2′，则栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合人跳离甲车时：(M＋m1)v1＝Mv＋m1v1′即(2m＋m)v1＝2mv＋mv1′①人跳上乙车时：Mv－m2v0＝(M＋m2)v2′即2mv－2mv0＝(2m＋2m)v2′②解得v1′＝6v0－2v③v2′＝12v－12v0④栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合两车不可能发生碰撞的临界条件是v1′＝±v2′当v1′＝v2′时，由③④解得v＝135v0当v1′＝－v2′时，由③④解得v＝113v0故v的取值范围为135v0≤v≤113v0.[答案]135v0≤v≤113v0栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合2．如图所示，水平地面上有两个静止的小物块a和b，其连线与墙垂直；a和b相距l，b与墙之间也相距l；a的质量为m，b的质量为34m.两物块与地面间的动摩擦因数均相同．现使a以初速度v0向右滑动．此后a与b发生弹性碰撞，但b没有与墙发生碰撞．重力加速度大小为g.求物块与地面间的动摩擦因数满足的条件．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合[解析]设物块与地面间的动摩擦因数为μ.若要物块a、b能够发生碰撞，应有12mv20μmgl①即μv202gl②设在a、b发生弹性碰撞前的瞬间，a的速度大小为v1.由能量守恒有12mv20＝12mv21＋μmgl③栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合设在a、b碰撞后的瞬间，a、b的速度大小分别为v1′、v2′，由动量守恒和能量守恒有mv1＝mv1′＋34mv2′④12mv21＝12mv′21＋1234mv′22⑤栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合联立④⑤式解得v2′＝87v1⑥由题意知，b没有与墙发生碰撞，由功能关系可知1234mv′22≤μ34mgl⑦联立③⑥⑦式，可得μ≥32v20113gl⑧栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合联立②⑧式，a与b发生弹性碰撞，但b没有与墙发生碰撞的条件32v20113gl≤μv202gl.⑨[答案]32v20113gl≤μv202gl栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合动量守恒和能量守恒的综合应用1．解决该类问题用到的规律动量守恒定律、机械能守恒定律、能量守恒定律、功能关系等．2．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景，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．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合(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．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合【例3】如图所示，AOB是光滑水平轨道，BC是半径为R的光滑的14固定圆弧轨道，两轨道恰好相切于B点．质量为M的小木块静止在O点，一颗质量为m的子弹以某一初速度水平向右射入小木块内，并留在其中和小木块一起运动，且恰能到达圆弧轨道的最高点C(木块和子弹均看成质点)．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合(1)求子弹射入木块前的速度；(2)若每当小木块返回到O点或停止在O点时，立即有一颗相同的子弹射入小木块，并留在其中，则当第9颗子弹射入小木块后，小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少？栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合[解析](1)第一颗子弹射入木块的过程，系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv0＝(m＋M)v1系统由O到C的运动过程中机械能守恒，由机械能守恒定律得：12(m＋M)v21＝(m＋M)gR由以上两式解得：v0＝m＋Mm2gR.栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合(2)由动量守恒定律可知，第2、4、6、…颗子弹射入木块后，木块的速度为0，第1、3、5、…颗子弹射入后，木块运动．当第9颗子弹射入木块时，以子弹初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mv0＝(9m＋M)v9设此后木块沿圆弧上升的最大高度为H，由机械能守恒得：12(9m＋M)v29＝(9m＋M)gH由以上各式可得：H＝M＋mM＋9m2R.栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合[答案](1)m＋Mm2gR(2)M＋mM＋9m2R栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合[一语通关](1)两物体不发生相撞的临界条件是两物体的速度同向同速．(2)子弹进入木块的过程中因摩擦而损失的机械能转化为系统的内能．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合3．如图所示，在足够长的光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直线上，A位于B、C之间．A的质量为m，B、C的质量都为M，三者均处于静止状态．现使A以某一速度向右运动，求m和M之间应满足什么条件，才能使A只与B、C各发生一次碰撞．设物体间的碰撞都是弹性的．栏目导航栏目导航提升层·能力强化巩固层·知识整合[解析]A向右运动