2019-2020学年高中物理第16章微专题1动量守恒定律课件 人教版选修3-5 43页

微专题一　动量守恒定律的应用 [学习目标] 1.进一步理解动量守恒定律的含义及守 恒条件. 2.进一步熟练掌握应用动量守恒定律解决问题 的方法和步骤. 【题型精讲】 如果系统所受的合外力不等于零，外力也不远小于 内力(或作用时间不是极短)，这时系统动量不守恒，也 不能认为近似守恒．但是只要在某一方向上不受外力或 所受合外力的分量等于零，或者某一方向上的外力远小 于内力，那么在这一方向上系统动量守恒． 题型一　动量守恒定律在特定方向上的应用 【跟踪训练1】　光滑水平面上放着一质量为M的 槽，槽与平面相切且光滑，如图所示，一质量为m的小 球以速度v0向槽运动，若开始时槽固定不动，求小球上 升的高度(槽足够高)．若槽不固定，则小球又上升多 高？ 多个物体相互作用时，物理过程往往比较复杂，分 析此类问题时应注意： (1)正确分析作用过程中各物体状态的变化情况，建 立运动模型． 题型二　动量守恒定律在多体系统中的应用 (2)分清作用过程中的不同阶段，并找出联系各阶段 的状态量．列式时往往要根据作用过程中的不同阶段， 建立多个动量守恒方向，或将系统内的物体按作用的关 系分成几个小系统，分别建立动量守恒方程． (3)合理选取研究对象，既要符合动量守恒的条件， 又要方便解题． 动量守恒定律是关于系统的运动规律，在运用动量 守恒定律时主要注重初、末状态的动量是否守恒，而不 太注重中间状态的具体细节，因此解题非常便利．凡是 碰到有关系统的问题，可首先考虑是否满足动量守恒的 条件． 【跟踪训练2】 如图所示，在光滑的水平面上有两 个并排放置的木块A和B，已知木块A、B的质量分别为 mA ＝500 g、mB ＝ 300 g．有一个质量为80 g的小铁块C 以 25 m/s的水平初速度开始在A表面滑动．由于C与A、 B之间有摩擦，铁块最后停在B上，B和C 一起以2.5 m/s 的速度共同前进．求： (1)木块A的最后速度vA′； (2)C在离开A时的速度vC′． 答案　(1)2.1 m/s　(2)4 m/s 在动量守恒定律的应用中，常常会遇到相互作用的 两物体恰好分离、恰好不相碰，两物体相距最近，某物 体恰开始反向等临界问题，分析此类问题时： 题型三　动量守恒定律在临界问题中的应用 (1)分析物体的受力情况、运动性质，判断系统是否 满足动量守恒的条件，正确应用动量守恒定律． (2)分析临界状态出现所需的条件，即临界条件．临 界条件往往表现为某个(或某些)物理量的特定取值(或特 定关系)，通常表现为两物体的相对速度关系或相对位 移关系，这些特定关系是求解这类问题的关键． (1)解决临界问题，在分析速度、位移关系式时，应注意 速度、位移是相对同一参考系的速度和位移还是系统内 物体间的相对速度和相对位移，通常为对地的速度和位 移． (2)在列方程时，一般各物体的位移和速度都是相对于地 面的． 【例题3】 甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面 上游戏，甲和他的冰车质量共为M＝30 kg，乙和他的冰 车质量也是30 kg，游戏时，甲推着一个质量为m＝15 kg的箱子和他一起以大小为v0＝2.0 m/s的速度滑行，乙 以同样大小的速度迎面滑来，为了避免相撞，甲突然将 箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处时，乙迅速把它抓 住，若不计冰面的摩擦力，问： (1)甲至少要以多大的速度(相对地面)将箱子推出， 才能避免与乙相撞？ (2)甲推出箱子时对箱子做了多少功？ 答案　(1)5.2 m/s　(2)172.8 J 【跟踪训练3】　如图所示，甲、乙两船的总质量 (包括船、人和货物)分别为10m、12m，两船沿同一直线 同一方向运动，速度分别为2v0、v0.为避免两船相撞， 乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船， 甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度．(不 计水的阻力) 答案　vmin＝4v0 答案　BC　 2．(多选)如图所示，在光滑的水平面上放着一个上 部为半圆形光滑槽的木块，开始时木块是静止的，把一 个小球放到槽边从静止开始释放，关于两个物体的运动 情况，下列说法正确的是 (　　) A．当小球到达最低点时，木块有最大速率 B．当小球的速率最大时，木块有最大速率 C．当小球再次上升到最高点时，木块的速率为最 大 D．当小球再次上升到最高点时，木块的速率为零 答案　ABD　 解析　小球和木块组成的系统在水平方向上动量守 恒，初状态系统动量为零，当小球到达最低点时，小球 有最大速率，所以木块也有最大速率；小球上升到最高 点时，小球速率为零，木块的速率也为零． 3．如图所示，甲车的质量是2 kg，静止在光滑水 平面上，上表面光滑，右端放一个质量为1 kg的小物 体．乙车质量为4 kg，以5 m/s的速度向左运动，与甲车 碰撞以后甲车获得4 m/s的速度，物体滑到乙车上．若 乙车足够长，则物体的最终速度大小为多少？ 解析　乙与甲碰撞动量守恒，则m乙v乙＝m乙v′乙＋ m甲v′甲， 小物体质量为m，在乙上滑动至有共同速度v，对 小物体与乙车，由动量守恒定律得m乙v′乙＝(m＋m 乙)v， 解得v＝2.4 m/s． 答案　2.4 m/s 4．如图所示，水平光滑地面上依次放置着质量m ＝0.08 kg的10块完全相同的长直木板．一质量M＝1.0 kg大小可忽略的小铜块以初速度v0＝6.0 m/s从长木板左 侧滑上木板，当铜块滑离第一块木板时，速度大小为v1 ＝4.0 m/s.铜块最终停在第二块木板上(g取10 m/s2，结果 保留两位有效数字)．求： (1)第一块木板的最终速度； (2)铜块的最终速度． 解析　(1)铜块和10个长木板水平方向不受外力，所 以系统动量守恒，设铜块刚滑到第二个木板时，木板的 速度为v2，由动量守恒得Mv0＝Mv1＋10mv2， 解得v2＝2.5 m/s． (2)铜块最终停在第二块木板上，设最终速度为v3， 由动量守恒得Mv1＋9mv2＝(M＋9m)v3， 解得v3≈3.4 m/s． 答案　(1)2.5 m/s　(2)3.4 m/s 5．如图所示，光滑冰面上静止放置一表面光滑的 斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰 块均静止于冰面上．某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在 斜面体上上升的最大高度为h＝0.3 m(h小于斜面体的高 度)．已知小孩与滑板的总质量为m1＝30 kg，冰块的质 量为m2＝10 kg，小孩与滑板始终无相对运动．取重力 加速度的大小g＝10 m/s2． (1)求斜面体的质量； (2)通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小 孩？ 联立两式并代入数据解得v2＝1 m/s． 由于冰块与斜面体分离后的速度与小孩推出冰块后 的速度相同且处在后方，故冰块不能追上小孩． 答案　(1)20 kg　(2)不能