xx届高考物理第一轮总复习教案032
XX届高考物理第一轮总复习教案032 本资料为woRD文档,请点击下载地址下载全文下载地址 www. 5y kj. co m 第32讲 动量守恒定律及其应用 教学目标 .掌握冲量、动量、动量定理、动量守恒定律及其应用 2. 理解弹性碰撞和非弹性碰撞,并会计算相关问题 重点:动量定理与动量守恒定律的应用 难点:动量守恒定律 知识梳理 一、基本概念比较 .冲量与功的比较 定义式冲量的定义式:I = Ft功的定义式:w=Fscos 6 属性冲量是矢量,既有大小又有方向功是标量,只有大 小没有方向 2. 动量与动能的比较 定义式动量的定义式:p=mv动能的定义式:Ek=12mv2 属性动量是矢量动能是标量 动量与动能量值间的关系p = 2mEkEk = p22m= 12pv 动量和动能都是描述物体状态的量,都有相对性,都与 物体的受力情况无关.动量的变化和动能的变化都是过程量, 都是针对某段时间而言的. 3. 动量定理 (1) 动量定理的基本形式与表达式:I=^p. 分方向的表达式:lx合=A px, ly合=A py. (2) 动量定理推论:动量的变化率等于物体所受的合 外力,艮P A p A t = F 二、动量守恒定律 •动量守恒定律的内容 一个系统不受外力或者受外力之和为零,这个系统的总 动量保持不变。 即: 守恒是指整个过程任意时刻相等(时时相等,类比匀速) 定律适用于宏观和微观高速和低速 2. 动量守恒定律的表达形式 (1) ,即 pl+p2=pl/+p2/, (2) A pl+ A p2=0, A pl=- A p2 3. 理解:(1)正方向 (2) 同参同系 (3) 微观和宏观都适用 4. 动量守恒定律的适用条件 (1) 标准条件:系统不受外力或系统所受外力之和为 零. (2)近似条件:系统所受外力之和虽不为零,但比系 统的内力小得多,可以忽略不计. (3)分量条件:系统所受外力之和虽不为零,但在某 个方向上的分量为零,则在该方向上系统总动量的分量保持 不变. 5. 使用动量守恒定律时应注意: (1)速度的瞬时性; (2)动量的矢量性; (3)时间的同一性. 6. 应用动量守恒定律解决问题的基本思路和方法 (1)分析题意,明确研究对象.在分析相互作用的物 体总动量是否守恒时,通常把这些被研究的物体统称为系 统.对于比较复杂的物理过程,要采用程序法对全过程进行 分段分析,要明确在哪些阶段中,哪些物体发生相互作用, 从而确定所研究的系统是由哪些物体组成的. (2)对各阶段所选系统内的物体进行受力分析,弄清 哪些是系统内部物体之间相互作用的内力,哪些是作用于系 统的外力.在受力分析的基础上根据动量守恒定律的条件, 判断能否应用动量守恒定律. (3)明确所研究的相互作用过程,确定过程的始末状 态,即系统内各个物体的初动量和末动量的值或表达式. (4) 确定正方向,建立动量守恒方程求解. 三、碰撞 两个物体在极短时间内发生相互作用,这种情况称为碰 撞。由于作用时间极短,一般都满足内力远大于外力,所以 可以认为系统的动量守恒。碰撞又分弹性碰撞、非弹性碰撞、 完全非弹性碰撞三种。 .弹性碰撞:碰撞过程中不但系统的总动量守恒,而且 碰撞前后动能也守恒。一般地两个硬质小球的碰撞,都很接 近弹性碰撞。 如两个物体弹性正碰,碰前速度分别为vl、v2,碰后速 度分别为vl‘、v2,,则有: ;可以解得碰后速度。 2. 非弹性碰撞:碰撞过程中只有动量守恒,动能并不守 恒。 3. 完全非弹性碰撞:两个物体碰撞后粘在一起。 4. 碰撞过程的三个基本原则 (1) 动量守恒。 (2) 动能不增加。 (3) 碰撞后各物体运动状态的合理性。 四、反冲、爆炸现象 反冲指在系统内力作用下,系统内一部分物体向某方向 发生动量变化时,系统内其余部分物体向相反的方向发生动 量变化的现象。喷气式飞机、火箭等都是利用反冲运动的实 例。在反冲现象里,系统的动量是守恒的。内力远大于外力, 过程持续时间很短,即使系统所受合外力不为零,但合外力 的冲量很小,可以忽略不计,可认为动量守恒。 爆炸过程中虽然动量守恒,但由于其他形式的能转化为 机械能,所以爆炸前后机械能并不守恒,其动能要增加。 题型讲解 .动量定理的应用问题 如图所示,一个下面装有轮子的贮气瓶停放在光滑的水 平地面上,瓶的底端与竖直墙壁接触.现打开右端阀门,气 体向外喷出,设喷口的面积为S,气体的密度为P,气体向 外喷出的速度为V,则气体刚喷出时贮气瓶底端对竖直墙壁 的作用力大小是 A. P vS B. P v2S c. 12 P v2S D. P v2S 【解析】小 时间内喷出气体的质量小m=pSv A t 对于贮气瓶、瓶内气体及喷出的气体所组成的系统,由 动量定理得: F At = Amv-0 解得:F=pv2S. 【答案】D 点评:动量定理对多个物体组成的系统也成立,而动能 定理对于多个物体组成的系统不适用. 2.动量定理对生活中一些现象的解释 玻璃杯同一高度下落下,掉在水泥地上比掉在草地上容 易碎,这是由于玻璃杯与水泥地撞击的过程中 A. 玻璃杯的动量较大 B. 玻璃杯受到的冲量较大 c.玻璃杯的动量变化较大 D.玻璃杯的动量变化较快 【解析】玻璃杯从相同的高度落下,落地时的速度大小 是相同的,经过与地面撞击,最后速度都变为零,所以无论 是落在水泥地上还是落在草地上,玻璃杯动量的变化是相同 的,由动量定理可知,两种情况下玻璃杯受到的合外力的冲 量也是相同的,所以选项A、B和c都是错误的;但由于掉 在水泥地上时,作用的时间较短,所以玻璃杯受到的合外力 的冲力较大,若把动量定理的表达式写成,就可以得出玻璃 杯易碎的原因是“玻璃杯的动量变化较快”,所以选项D是 正确的。 点评:本题利用动量定理解释了一个生活中很常见的例 子,解决问题的关键在于抓住了两种情况中“动量变化相等”, 而“作用时间不等”这两个特点。类似的现象还有很多,如 跳高时落在海绵垫上,跳远时落在沙坑里,船靠码头时靠在 车胎上,电器包装在泡沫塑料垫上,人从高处跳下时先用脚 尖着地等等,道理都是如此。 3. 求变力的冲量 如图所示,长为的轻绳的一端固定在点,另一端系一质 量为的小球,将小球从点正下方处以一定的初速度水平向右 抛出,经一定时间的运动轻绳被拉直,以后小球将以点为圆 心在竖直平面内摆动。已知轻绳刚被拉直时绳与竖直方向成 角,试求 ⑴小球被水平抛出时的初速度; ⑵在轻绳被拉直的瞬间,圆心点受到的冲量。 【解析】⑴设经过时间轻绳被拉直,则由平抛运动的规 律可得 解以上两式,得 ⑵轻绳刚被拉直的瞬间,小球的瞬时速度为 设速度与竖直方向的夹角为,则 所以 显然,这与轻绳和竖直方向的夹角是相同的,则小球该 时刻的动量为 设轻绳被拉直的方向为正方向,则由动量定理得 故,圆心点受到的冲量大小为,方向沿轻绳斜向下。 点评:本题涉及了平抛运动和动量定理两部分的知识, 特别