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【自主学习】
一、 学习目标
1.进一步理解动量守恒定律的含义,理解动量守恒定律的系统性、相对性、矢量性和独立性.
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.
二、 重点难点
1. 应用动量守恒定律解决实际问题.
三、 问题导学
1.动量守恒定律的表达式有几种?各有什么含义?
2.应用动量守恒定律解题时应按哪几步进行?
四、 自主学习
1. 动量守恒定律成立的条件:系统不受___ ___或者所受外力的合力为_ __.
2.动量守恒定律的表达式
(1)m1v1+m2v2=___ ___或 p= (作用前后动量相等).
(2)Δp=______(系统动量的增量为零).
(3)Δp1= (相互作用的两个物体组成的系统,两物体动量的增量大小相等,方向相反).
五、 要点透析
动量守恒定律不同表现形式的表达式的含义
(1)p=p′:系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p′.
(2)Δp1=-Δp2:相互作用的两个物体组成的系统.一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反.
(3)Δp=0:系统总动量增量为零.
(4)m1v1+m2v2=m1v′1+m2v′2:相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和.
动量守恒定律的应用
(一)把握守恒条件,合理选取系统
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)系统在某一方向上不受外力或所受外力的合力为0;
(3)系统的内力远大于外力.
2.动量守恒定律的研究对象是系统.选择多个物体组成的系统时,必须合理选择系统,再对系统进行受力分析,分清内力与外力,然后判断所选系统是否符合动量守恒的条件.
3.特别提醒:
动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体组成的系统.系统的动量是否守恒,与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系.
(二)认真分析物理过程,合理选择初末状态
对于由多个物体组成的系统,由于物体较多,作用过程较为复杂,这时往往要根据作用过程中的不同阶段,将系统内的物体按作用的关系分成几个小系统,对不同阶段、不同的小系统准确选取初、末状态,分别列动量守恒定律方程求解.
动量守恒定律应用中的临界问题分析
在动量守恒定律的应用中,常常会遇到相互作用的两物体相距最近、避免相碰和物体开始反向运动等临界问题.分析临界问题的关键是寻找临界状态,临界状态的出现是有条件的,这个条件就是临界条件.临界条件往往表现为某个(或某些)物理量的特定取值.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,这些特定关系的判断是求解这类问题的关键.
【预习自测】
1.当系统所受外力的合力不为零,但系统外力远小于内力时,系统的动量是否近似守恒?
2.当系统所受外力的合力不为零,但在某个方向上的分量为零时,系统在该方向上的动量是否守恒?
3.(双选)如图所示,小车放在光滑的水平面上,将系着绳的小球拉开到一定的角度,然后同时放开小球和小车,那么在以后的过程中( )
A.小球向左摆动时,小车也向左运动,且系统动量守恒
B.小球向左摆动时,小车向右运动,且系统动量守恒
C.小球向左摆到最高点,小球的速度为零而小车的速度不为零
D.在任意时刻,小球和小车在水平方向上的动量一定大小相等、方向相反
4.如图所示,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′.
【巩拓展】课本作业P9练习7、8、9
1. 将两条完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上,水平面光滑,
开始时甲车速度大小为3 m/s,乙车速度大小为2 m/s,方向相反并在同一直线上,如图所示.
(1)当乙车速度为零时,甲车的速度多大?方向如何?
(2)由于磁性极强,故两车不会相碰,那么两车的距离最小时,乙车的速度是多大?方向如何?
2.如图所示,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.
(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).
(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).
(3)若甲、乙最后不相撞,甲、乙的速度应满足什么条件?箱子被推出的速度至少多大?
第二节 动量 动量守恒定律(三)
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● 【课堂检测】
一、动量守恒定律的应用
1. (双选)质量为M和m0的滑块用轻弹簧连接,以恒定速度v沿光滑水平面运动,与位于正对面的质量为m的静止滑块发生碰撞,如图所示,碰撞时间极短,在此过程中,下列情况可能发生的是( )
A.M、m0、m速度均发生变化,碰后分别为v1、v2、v3,且满足(M+m0)v=Mv1+mv2+m0v3
B.m0的速度不变,M和m的速度变为v1和v2,且满足Mv=Mv1+mv2
C.m0的速度不变,M和m的速度都变为v′,且满足Mv=(M+m)v′
D.M、m0、m速度均发生变化,M和m0的速度都变为v1,m的速度变为v2,且满足
(M+m0)v=(M+m0)v1+mv2
2. 两块厚度相同的木块A和B,紧靠着放在光滑的水平面上,其质量分别为mA=0.5 kg,mB=0.3 kg,它们的下底面光滑,上表面粗糙;另有一质量mC=0.1 kg 的滑块C(可视为质点),以vC=25 m/s的速度恰好水平地滑到A的上表面,如图所示,由于摩擦,滑块最后停在木块B上,B和C的共同速度为3.0 m/s,求:
(1) 当C在A上表面滑动时,C和A组成的系统动量是否守恒?C、A、B三个物体组成的系统动量是否守恒?
(2) 当C在B上表面滑动时,C和B组成的系统动量是否守恒?C刚滑上B时的速度vC′是多大?
● 【互动研讨】
1. 总结应用动量守恒定律解题的基本思路和方法:
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● 【当堂训练】
1. (双选)如图所示,在质量为M的小车上挂有一单摆,摆球的质量为m0,小车和摆球以恒定的速度v沿光滑水平地面运动,与位于正对面的质量为m的静止木块发生碰撞,碰撞的时间极短,在此碰撞过程中,下列可能发生的情况是( )
A.小车、木块、摆球的速度都发生变化,分别变为v1、v2、v3,满足
(M+m0)v=Mv1+mv2+m0v3
B.摆球的速度不变,小车和木块的速度分别变为v1、v2,满足Mv=Mv1+mv2
C.摆球的速度不变,小车和木块的速度都变为v′,满足Mv=(M+m)v′
D.小车和摆球的速度都变为v1,木块的速度变为v2,满足(M+m0)v=(M+m0)v1+mv2
2.质量为M=2 kg的小平板车静止在光滑水平面上,车的一端静止着质量为mA=2 kg的物体A(可视为质点),如图7所示,一颗质量为mB=20 g的子弹以600 m/s的水平速度射穿A后,速度变为100 m/s,最后物体A相对车静止,若物体A与小车间的动摩擦因μ=0.5,取g=10 m/s2,求平板车最后的速度是多大.
学习心得:
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