高中物理 第十六章 动量守恒定律 习题课：动量守恒定律的应用同步备课学案 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

习题课：动量守恒定律的应用同步[目标定位]1.加深对动量守恒定律的理解.2.进一步练习用动量守恒定律解决问题．一、动量守恒条件及研究对象的选取1．动量守恒定律成立的条件动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体组成的系统，其成立的条件可理解为：(1)理想条件：系统不受外力．(2)实际条件：系统所受合外力为零．(3)近似条件：系统所受外力比相互作用的内力小得多．(4)推广条件：系统所受外力之和不为零，但在某一方向上，系统不受外力或所受外力的矢量和为零，则系统在这一方向上动量守恒．2．动量守恒定律的五性动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一．它是一个实验定律，应用时应注意其系统性、矢量性、相对性、同时性、普适性．【例1】(多选)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1所示，碰撞时间极短，在此过程中，下列情况可能发生的是()图1A．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＋m0v3B．m0的速度不变，M和m的速度变为v1和v2，且满足Mv＝Mv1＋mv2C．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解析M和m碰撞时间极短，在极短的时间内弹簧形变极小，可忽略不计，因而m0在水平方向上没有受到外力作用，动量不变(速度不变)，可以认为碰撞过程中m0没有参与，只涉及M和m，由于水平面光滑，弹簧形变极小，所以M和m组成的系统水平方向动量守恒，两者碰撞后可能具有共同速度，也可能分开，所以只有B、C正确．答案BC分析多个物体组成的系统时，系统的划分非常重要，划分时要注意各物体状态的变化情况分清作用过程中的不同阶段．【例2】如图2所示，质量为0.5kg的小球在离车底面高度20m处以一定的初速度向左平抛，落在以7.5m/s的速度沿光滑的水平面向右匀速行驶的敞蓬小车中，小车的底面上涂有一层油泥，车与油泥的总质量为4kg，若小球在落在车的底面前瞬间的速度是25m/s，则当小球和小车相对静止时，小车的速度是(g＝10m/s2)()图2A．5m/sB．4m/sC．8.5m/sD．9.5m/s解析由平抛运动规律可知，小球下落的时间t＝＝s＝2s，在竖直方向的速度vy＝gt＝20m/s，水平方向的速度vx＝m/s＝15m/s，取小车初速度的方向为正方向，由于小球和小车的相互作用满足水平方向上的动量守恒，则m车v0－m球vx＝(m车＋m球)v，解得v＝5m/s，故A正确．答案A系统整体上不满足动量守恒的条件，但在某一特定方向上，系统不受外力或所受外力远小于内力，则系统沿这一个方向的分动量守恒．可沿这一方向由动量守恒定律列方程解答．二、多物体多过程动量守恒定律的应用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．【例3】如图3所示，光滑水平轨道上放置长木板A(上表面粗糙)和滑块C，滑块B置于A的左端，三者质量分别为mA＝2kg、mB＝1kg、mC＝2kg.开始时C静止，A、B一起以v0＝5m/s的速度匀速向右运动，A与C发生碰撞(时间极短)后C向右运动，经过一段时间，A、B再次达到共同速度一起向右运动，且恰好不再与C碰撞．求A与C发生碰撞后瞬间A的速度大小．图3解析长木板A与滑块C处于光滑水平轨道上，两者碰撞时间极短，碰撞过程中滑块B与长木板A间的摩擦力可以忽略不计，长木板A与滑块C组成的系统，在碰撞过程中动量守恒，则mAv0＝mAvA＋mCvC①两者碰撞后，长木板A与滑块B组成的系统，在两者达到共同速度之前系统所受合外力为零，系统动量守恒，mAvA＋mBv0＝(mA＋mB)v②长木板A和滑块B达到共同速度后，恰好不再与滑块C碰撞，则最后三者速度相等，vC＝v③联立①②③式，代入数据解得：vA＝2m/s答案2m/s处理多物体多过程动量守恒应注意的问题1．正方向的选取．2．研究对象的选取，是取哪几个物体为系统作为研究对象．3．研究过程的选取，应明确哪个过程中动量守恒．三、动量守恒定律应用中的临界问题分析分析临界问题...