【新步步高】2015-2016学年高二物理人教版选修3-5课件：第十六章4习题课：动量守恒定律的应用.ppt

* 第十六章 动量守恒定律 目标定位 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． 学案4　习题课：动量守恒定律的应用 知识探究 自我检测 1．动量守恒定律成立的条件： (1)系统不受外力或所受外力的合力为零； (2)系统的内力远大于外力． (3)系统在某一方向上不受外力或所受外力的合力为0； 一、动量守恒条件的扩展应用 知识探究 2．动量守恒定律的研究对象是系统．研究多个物体组成的系统时，必须合理选择系统，分清系统的内力与外力，然后判断所选系统是否符合动量守恒的条件． 例1　如图1所示，一辆砂车的总质量为M，静止于光滑的水平面上．一个质量为m的物体A以速度v落入砂车中，v与水平方向成θ角，求物体落入砂车后车的速度v′. 图1 解析　物体和车作用时总动量不守恒，而水平面光滑，系统在水平方向上动量守恒，即mvcos θ＝(M＋m)v′，得v′＝ ，方向与v的水平分量方向相同． 答案　 ，方向与v的水平分量方向相同． 例2　一弹丸在飞行到距离地面5 m高时仅有水平速度v＝2 m/s，爆炸成为甲、乙两块水平飞出，甲、乙的质量比为3∶1.不计质量损失，取重力加速度g＝10 m/s2.则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是(　　) 选项B中，v甲＝2.5 m/s，v乙＝0.5 m/s； 选项C中，v甲＝1 m/s，v乙＝2 m/s； 选项D中，v甲＝－1 m/s，v乙＝2 m/s. 答案　B 二、多物体、多过程动量守恒定律的应用 求解这类问题时应注意： (1)正确分析作用过程中各物体状态的变化情况； (2)分清作用过程中的不同阶段，并按作用关系将系统内的物体分成几个小系统． (3)对不同阶段、不同的小系统准确选取初、末状态，分别列动量守恒方程． 例3　如图2所示，A、B两个木块质量分别为 2 kg与0.9 kg，A、B与水平地面间接触光滑， 上表面粗糙，质量为0.1 kg的铁块以10 m/s的 速度从A的左端向右滑动，最后铁块与B的共 同速度大小为0.5 m/s，求： (1)A的最终速度大小； 解析　选铁块和木块A、B为一系统，取水平向右为正方向， 由系统总动量守恒得：mv＝(MB＋m)vB＋MAvA 可求得：vA＝0.25 m/s 图2 答案　0.25 m/s (2)铁块刚滑上B时的速度大小． 解析　设铁块刚滑上B时的速度为u，此时A、B的速度均为vA＝0.25 m/s. 由系统动量守恒得：mv＝mu＋(MA＋MB)vA 可求得u＝2.75 m/s 答案　2.75 m/s 针对训练　如图3所示，光滑水平面上有三个木块A、B、C，质量分别为mA＝mC＝2m、mB＝m.A、B用细绳连接，中间有一压缩的弹簧(弹簧与木块不栓接)．开始时A、B以共同速度v0运动，C静止．某时刻细绳突然断开，A、B被弹开，然后B又与C发生碰撞并粘在一起，最终三木块速度恰好相同，求B与C碰撞前B的速度． 图3 三、动量守恒定律应用中的临界问题分析 分析临界问题的关键是寻找临界状态，在动量守恒定律的应用中，常常出现相互作用的两物体相距最近、避免相碰和物体开始反向等临界状态，其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，这些特定关系的判断是求解这类问题的关键． 例4　如图4所示，甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏．甲和他的冰车总质量共为M＝30 kg，乙和他的冰车总质量也是30 kg.游戏时，甲推着一个质量为m＝15 kg的箱子和他一起以v0＝2 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，乙迅速抓住．若不计冰面摩擦． 图4 (1)若甲将箱子以速度v推出，甲的速度变为多少？(用字母表示)． 解析　甲将箱子推出的过程，甲和箱子组成的系统动量守恒，以v0的方向为正方向，由动量守恒定律得：(M＋m)v0＝mv＋Mv1 ① (2)设乙抓住迎面滑来的速度为v的箱子后返向运动，乙抓住箱子后的速度变为多少？(用字母表示) 解析　箱子和乙作用的过程动量守恒，以箱子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得： mv－Mv0＝(m＋M)v2 ③ (3)若甲、乙最后不相撞，则箱子被推出的速度至少多大？ 解析　甲、乙不相撞的条件是v1≤v2 ⑤ 其中v1＝v2为甲、乙恰好不相撞的条件． 联立②④⑤三式，并代入数据得 v≥5.2 m/s. 答案　5.2 m/s 课堂要点小结 2．合理选取研究对象和研究过程 3．临界问题的分析 自我检测 1．(动量守恒条件的扩展应用)如图5所示，在光滑的水平面上有一静止的斜面，斜面光滑，现有一个小球从斜面顶端由静止释放，在小球下滑的过程中，以下说法正确的是(　　) 图5