《动量守恒定律》动量定理的应用习题课
动量守恒定律习题课3
v0
2
例2:质量为m的子弹，以水平速度射入用轻绳悬挂在空中的木块， 木块质量为M，如右图，悬绳长为L，子弹停留在木块中， 子弹和木块能一起上升的最大摆角为θ, 则①子弹射入木块前的速度为多大？ ②子弹射入木块后的瞬间绳子的拉力是多大？重力加速度为g。
例3、如图所示，在高为h＝1.25m的光滑平台上，有一质量 m1＝1.9kg的木块静止在平台上，一颗质量为m2＝0.1kg的 子弹以v＝10m/s的水平速度射入木块并留在其中。 则木块最终离平台边缘的水平距离为多大。(取g＝10m/s2)
练习、(08全国2卷15分)如图， 一质量为M的物块静止在桌面边 缘， 桌面离水平面的高度为h．一质量为m的子弹以水平速度v0 射入物块后， 以水平速度v0/2射出． 重力加速度为g． 求 （1）此过程中系统损失的机械能； （2）此后物块落地点离桌面边缘的水平距离。
例4、如图所示,有一质量为m=20kg的物体,以v=5m/s的速度滑 上静止在光滑水平面上的平板小车,小车质量为M=80kg物体在 小车上滑行的距离s=4m后相对小车静止,g取10m/s2 求:①小车的最终速度的大小 ②物体与小车间的动摩擦系数 ③物体相对小车车滑行的时间内,小车在地面上运动的距离
动量守恒习题课三：动量守恒与动能定理 及摩擦生热
例1：设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的 质量为M的木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度 为d。 求：①木块最终速度的大小②产生的热能③平均阻力的大小
解：子弹射入木块过程中系统动量守恒： mv
0
M m ห้องสมุดไป่ตู้v
m
v
1 2 1 2
v
0
M m
2
由能量守恒定律： Q
动量守恒定律的应用习题课件
水平方向上动量守恒,即mvcos θ=(m0+m)v',得 v'= + ,方向与v的
0
水平分量方向相同。
探究一
探究二
探究三
名师精讲
1.动量守恒定律成立的条件
(1)系统不受外力作用,这是一种理想化的情形,如宇宙中两星球
的碰撞,微观粒子间的碰撞都可视为这种情形。
(2)系统受外力作用,但所受合外力为零。像光滑水平面上两物体
(2)
(3)v1≤v2 5.2 m/s
⑤
可知B正确。
答案:B
归纳总结分析动量是否守恒,首先要明确所研究的系统,分清外
力和内力。如果外力矢量和为0,则系统的动量守恒。
多物体、多过程动量守恒定律的应用
如图所示,两辆质量相同的小车置于光滑的水平面上,有一人静
止站在A车上,两车静止,若这个人自A车跳到B车上,接着又跳回A车,
并静止于A车上。
(1)人跳离A车的过程中,人和A车组成的系统动量守恒吗?
由动量守恒定律得 mv-m0'v0=(m+m0')v2
③
解得
-0 '0
v2 =
。
+0 '
④
(3)甲、乙不相撞的条件是 v1≤v2
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。
(0 +)0 -
0
答案:(1)
-0 '0
+0 '
质量损失,重力加速度g取10 m/s2。则下列图中两块弹片飞行的轨
迹可能正确的是(
)
3
1
解析:弹丸在爆炸过程中,水平方向的动量守恒,有mv0=4mv 甲+4mv, 乙
高考物理动量守恒定律的应用及其解题技巧及练习题(含答案)
高考物理动量守恒定律的应用及其解题技巧及练习题 (含答案)一、高考物理精讲专题动量守恒定律的应用1.竖直平面内存在着如图甲所示管道，虚线左侧管道水平，虚线右侧管道是半径R=1m 的半圆形，管道截面是不闭合的圆，管道半圆形部分处在竖直向上的匀强电场中，电场强度 E=4X 10/m .小球a 、b 、c 的半径略小于管道内径， b 、c 球用长L 2m 的绝缘细轻杆连接，开始时c 静止于管道水平部分右端P 点处，在M 点处的a 球在水平推力F 的作用下由静止向右运动，当 F 减到零时恰好与b 发生了弹性碰撞，F-t 的变化图像如图乙所示，且满足F 2 t 2 —.已知三个小球均可看做质点且 m a =0.25kg , m b =0.2kg , m c =0.05kg ，小球 (1) 小球a 与b 发生碰撞时的速度 v o ; (2) 小球c 运动到Q 点时的速度v ;(3) 从小球c 开始运动到速度减为零的过程中，小球 c 电势能的增加量.【答案】(1) V 4m/s (2) v=2m/s (3) E p 3.2J 【解析】【分析】对小球 a ,由动量定理可得小球 a 与b 发生碰撞时的速度；小球a 与小球b 、c 组 成的系统发生弹性碰撞由动量守恒和机械能守恒可列式，小球c 运动到Q 点时，小球b 恰好运动到P 点，由动能定理可得小球 c 运动到Q 点时的速度；由于b 、c 两球转动的角速 度和半径都相同，故两球的线速度大小始终相等，从c 球运动到Q 点到减速到零的过程列能量守恒可得； 解：⑴对小球a ,由动量定理可得I m a V 。
0 由题意可知，F-图像所围的图形为四分之一圆弧 ，面积为拉力F 的冲量，由圆方程可知S 1m 2 代入数据可得：v 0 4m/s(2)小球a 与小球b 、c 组成的系统发生弹性碰撞 ， 由动量守恒可得 m a V 0 m a V | (m b m c )v 21 2 1 2 12由机械能守恒可得 m a v 0m a v 1 (m b m c )v 222 2解得 V 1 0, V 2 4m/ sA E阳1r c 带q=5 x 1'0)C 的正电荷，其他小球不带电，不计一切摩擦， g=10m/s 2，求小球c运动到Q点时，小球b恰好运动到P点，由动能定理1 2 1 2 m c gR qER ㊁血 mjv ㊁血 mjv ?代入数据可得v 2m/ s⑶由于b 、c 两球转动的角速度和半径都相同，故两球的线速度大小始终相等，假设当两球速度减到零时，设b 球与O 点连线与竖直方向的夹角为 从c 球运动到Q 点到减速到零的过程列能量守恒可得：1 2(m b m c )v qERsin 22.如图所示，小明参加户外竞技活动，站在平台边缘抓住轻绳一端，轻绳另一端固定在 '点，绳子刚好被拉直且偏离竖直方向的角度0 =60.小明从A 点由静止往下摆，达到 O 点正下方B 点突然松手，顺利落到静止在水平平台的平板车上，然后随平板车一起向右运 动•到达C 点，小明跳离平板车(近似认为水平跳离)，安全落到漂浮在水池中的圆形浮漂 上•绳长L=1.6m ,浮漂圆心与 C 点的水平距离x=2.7m 、竖直高度y=1.8m ，浮漂半径 R=0.3m 、不计厚度，小明的质量m=60kg ，平板车的质量 m=20kg ，人与平板车均可视为质点，不计平板车与平台之间的摩擦.重力加速度g=10m/s 2，求：_*』吩(1) 轻绳能承受最大拉力不得小于多少？ (2) 小明跳离平板车时的速度在什么范围？(3) 若小明跳离平板车后恰好落到浮漂最右端，他在跳离过程中做了多少功 ？【答案】(1) 1200N (2) 4m/s Wv< 5m/s( 3) 480J 【解析】 【分析】(1)首先根据机械能守恒可以计算到达B 点的速度，再根据圆周运动知识计算拉力大小.(2)由平抛运动规律,按照位移大小可以计算速度范围( 3)由动量守恒和能量守恒规律计算即可. 【详解】解(I)从A 到B .由功能关系可得1 2 mgL(1 cos ) mv ①2代人数据求得v=4 m/s ②m b gR(1cos ) m c gRsin 解得sin0637因此小球c 电势能的增加量： E p qER(1 sin ) 3.2J2在最低点B处，T mg mv③联立①②解得，轻绳能承受最大拉力不得小于T=1200N(2) 小明离开滑板后可认为做平抛运动1 2竖直位移y gt1 2 3④2离C点水平位移最小位移x R v min t⑤离C点水平位移最大为X R V min t⑥联立④⑤⑥解得小明跳离滑板时的速度 4 m/s Wvw 5 m/s(3) 小明落上滑板时，动量守恒mv (m m0)V| ⑦代人数据求得V i=3 m/s⑧离开滑板时，动量守恒(m m0)v| mv C m o V2⑨将⑧代人⑨得V2=-3 m/s由功能关系可得1 2 1 2 1 2 W ( — mv C m0v2) m m0 v1⑩.2 2 2解得W=480 J3. 某种弹射装置的示意图如图所示，光滑的水平导轨MN右端N处于倾斜传送带理想连接，传送带长度L=15.0m,皮带以恒定速率v=5m/s顺时针转动，三个质量均为m=1.0kg的滑块A、B C置于水平导轨上， B C之间有一段轻弹簧刚好处于原长，滑块B与轻弹簧连接，C未连接弹簧，B C处于静止状态且离N点足够远，现让滑块A以初速度V0=6m/s 沿B、C 连线方向向B运动，A与B碰撞后粘合在一起•碰撞时间极短，滑块C脱离弹簧后滑上倾角0 =37的传送带，并从顶端沿传送带方向滑出斜抛落至地面上，已知滑块C与传送带之间的动摩擦因数卩=0.8重力加速度g=10m/s2, sin37=0.6, cos37°0.8.1滑块A、B碰撞时损失的机械能；2滑块C在传送带上因摩擦产生的热量Q;3若每次实验开始时滑块A的初速度V。
动量守恒定律习题课
2．运动学规律
“子弹”穿过“木块”可看作
为两个做匀速直线运动的物
v0
体间的追及问题，或说是一
个相对运动问题。在一段时
间内“子弹”射入“木块”
的深度，就是这段时间内两
者相对位移的大小。
s2
L
s1
2．运动学规律
速度—时间图象甲：子弹的匀减速直线运 动由图线 AB 表示，木块的匀加速直线运 动由图线 OB 表示．t0s 末，两图线相交， 子弹和木块的速度相等，即子弹停留在木 块里或恰好打穿木块．此后，两者做匀速 直线运动由图线 BC 表示．
d
cd棒的加速度是多少？
解析：（1）从初始至两棒达到速度相同
的过程中，两棒总动量守恒，有 mV0 2mV 根据能量守恒，整个过程中产生的总热量
Q
1 2
mV02
1 2
(2m)V
2
1 4
mV02
(2）当ab棒的速度变为初速度的3/4时，
cd棒的加速度是多少？
L
a
bB V0 c
d
（2）设ab棒的速度变为初速度的3/4时，cd棒的速度为
匀强磁场B，水平轨道上原来放有一金属杆b，已知a杆的
质量为ma,且与杆b的质量之比为ma∶mb=3∶4，水平轨 道足够长，不计摩擦，求：
(1)a和b的最终速度分别是多大?
(2)整个过程中回路释放的电能是多少?
(3)若已知a、b杆的电阻之比Ra∶Rb=3∶4，其余部分的 电阻不计，整个过程中杆a、b上产生的热量分别是多少?
例２：如图，质量为M的木板静
止在光滑的水平面上，一质量为 m的长度可忽略的小木块以速度 V0水平地沿木板的表面滑行，已 知小木块与木板间的动摩擦因数 为μ，求：（1）木板至少多长 小木块才不会掉下来？
课时作业2：16.3习题课：动量守恒定律的应用
学案4习题课：动量守恒定律的应用题组一动量守恒条件的扩展应用1．在匀速行驶的船上，当船上的人相对于船竖直向上抛出一个物体时，船的速度将(水的阻力不变)()A．变大B．变小C．不变D．无法判定答案 C解析相对于船竖直向上抛出物体时，由于惯性，物体水平方向的速度和船的速度相同，船和物体组成的系统水平方向动量守恒，故船的速度不变．2．如图1所示，A、B两木块紧靠在一起且静止于光滑水平面上，物块C以一定的初速度v0从A的左端开始向右滑行，最后停在B木块的右端，对此过程，下列叙述正确的是()图1A．当C在A上滑行时，A、C组成的系统动量守恒B．当C在B上滑行时，B、C组成的系统动量守恒C．无论C是在A上滑行还是在B上滑行，A、B、C组成的系统动量都守恒D．当C在B上滑行时，A、B、C组成的系统动量不守恒答案BC解析当C在A上滑行时，对A、C组成的系统，B对A的作用力为外力，不等于0，故系统动量不守恒，选项A错误；当C在B上滑行时，A、B已分离，对B、C组成的系统，沿水平方向不受外力作用，故系统动量守恒，选项B正确；若将A、B、C视为一个系统，则沿水平方向无外力作用，系统动量守恒，选项C正确，选项D错误．3．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2所示，碰撞时间极短，在此过程中，下列情况可能发生的是()图2A．M、m0、m速度均发生变化，碰后分别为v1、v2、v3，且满足(M＋m0)v＝M v1＋m v2＋m0v3B ．m 0的速度不变，M 和m 的速度变为v 1和v 2，且满足M v ＝M v 1＋m v 2C ．m 0的速度不变，M 和m 的速度都变为v ′，且满足M v ＝(M ＋m )v ′D ．M 、m 0、m 速度均发生变化，M 和m 0的速度都变为v 1，m 的速度变为v 2，且满足(M ＋m 0)v ＝(M ＋m 0)v 1＋m v 2答案 BC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m 0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m 0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．题组二 多物体、多过程动量守恒定律的应用4．如图3所示，小车放在光滑水平面上，A 、B 两人站在小车的两端，这两人同时开始相向行走，发现小车向左运动，分析小车运动的原因可能是( )图3A ．A 、B 质量相等，但A 比B 速率大B ．A 、B 质量相等，但A 比B 速率小C ．A 、B 速率相等，但A 比B 的质量大D ．A 、B 速率相等，但A 比B 的质量小答案 AC解析 A 、B 两人及小车组成的系统动量守恒，则m A v A －m B v B －m C v C ＝0，得m A v A －m B v B >0.所以A 、C 正确．5．质量为M 的木块在光滑水平面上以速度v 1向右运动，质量为m 的子弹以速度v 2水平向左射入木块，要使木块停下来，必须使发射子弹的数目为(子弹留在木块中不穿出)( ) A.(M －m )v 1m v 2B.M v 1(M ＋m )v 2C.M v 1m v 2D.m v 1M v 2答案 C解析 设发射子弹的数目为n ，选择n 颗子弹和木块M 组成的系统为研究对象．系统在水平方向所受的合外力为零，满足动量守恒的条件．设木块M 以v 1向右运动，连同n 颗子弹在射入前向左运动为系统的初状态，子弹射入木块后停下来为系统的末状态．选子弹运动的方向为正方向，由动量守恒定律有：nm v 2－M v 1＝0，得n ＝M v 1m v 2所以选项C 正确．6.质量相等的五个物块在一光滑水平面上排成一条直线，且彼此隔开一定的距离，具有初速度v 0的第5号物块向左运动，依次与其余四个静止物块发生碰撞，如图4所示，最后这五个物块粘成一个整体，求它们最后的速度为________ .图4答案 15v 0 解析 由五个物块组成的系统，沿水平方向不受外力作用，故系统动量守恒，m v 0＝5m v ，v ＝15v 0，即它们最后的速度为15v 0. 7．两辆质量相同的小车，置于光滑的水平面上，有一人静止在小车A 上，两车静止，如图5所示．当这个人从A 车跳到B 车上，接着又从B 车跳回A 车并与A 车保持相对静止，则A 车的速率( )图5A ．等于零B ．小于B 车的速率C ．大于B 车的速率D ．等于B 车的速率答案 B解析 选A 车、B 车和人组成的系统作为研究对象，两车均置于光滑的水平面上，在水平方向上无论人如何跳来跳去，系统均不受外力作用，故满足动量守恒定律．设人的质量为m ，A 车和B 车的质量均为M ，最终两车速度分别为v A 和v B ，由动量守恒定律得0＝(M ＋m )v A－M v B ，则v A v B ＝M M ＋m，即v A ＜v B ，故选项B 正确． 8．如图6所示，一轻质弹簧两端连着物体A 和B ，放在光滑的水平面上，物体A 被水平速度为v 0的子弹射中并且子弹嵌在其中．已知物体A 的质量m A 是物体B 的质量m B 的3/4，子弹的质量m 是物体B 的质量的1/4，求弹簧压缩到最短时B 的速度．图6答案 v 08 解析 弹簧压缩到最短时，子弹、A 、B 具有共同的速度v 1，且子弹、A 、B 组成的系统，从子弹开始射入物体A 一直到弹簧被压缩到最短的过程中，系统所受外力(重力、支持力)之和始终为零，故整个过程系统的动量守恒，由动量守恒定律得m v 0＝(m ＋m A ＋m B )v 1，又m ＝14m B ，m A ＝34m B ， 故v 1＝m v 0m ＋m A ＋m B ＝v 08，即弹簧压缩到最短时B 的速度为v 08. 题组三 综合应用9．如图7所示，质量分别为m 1和m 2的两个等半径小球，在光滑的水平面上分别以速度v 1、v 2向右运动，并发生对心正碰，之后m 2与墙碰撞被墙弹回，与墙碰撞过程中无能量损失，m 2返回后又与m 1相向碰撞，碰后两球都静止，求第一次碰后m 1球的速度．图7答案 m 1v 1＋m 2v 22m 1方向向右 解析 设m 1、m 2第一次碰后的速度大小分别为v 1′、v 2′，以向右为正方向，则由动量守恒定律知m 1v 1＋m 2v 2＝m 1v 1′＋m 2v 2′m 1v 1′－m 2v 2′＝0解得v 1′＝m 1v 1＋m 2v 22m 1，方向向右． 10．如图8所示，甲车质量m 1＝20 kg ，车上有质量M ＝50 kg 的人，甲车(连同车上的人)以v ＝3 m /s 的速度向右滑行，此时质量m 2＝50 kg 的乙车正以v 0＝1.8 m/s 的速度迎面滑来，为了避免两车相撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳到乙车上，求人跳出甲车的水平速度(相对地面)应当在什么范围以内才能避免两车相撞？不计地面和小车的摩擦，且乙车足够长．图8答案 大于等于3.8 m/s解析 人跳到乙车上后，如果两车同向，甲车的速度小于或等于乙车的速度就可以避免两车相撞．以人、甲车、乙车组成的系统为研究对象，由水平方向动量守恒得：(m 1＋M )v －m 2v 0＝(m 1＋m 2＋M )v ′，解得v ′＝1 m/s.以人与甲车为一系统，人跳离甲车过程水平方向动量守恒，得：(m 1＋M )v ＝m 1v 1′＋Mu 解得u ＝3.8 m/s.因此，只要人跳离甲车的速度u ≥3.8 m/s ，就可避免两车相撞．11．如图9所示，光滑水平轨道上有三个木块A 、B 、C ，质量分别为m A ＝3m 、m B ＝m C ＝m ，开始时B 、C 均静止，A 以初速度v 0向右运动，A 与B 碰撞后分开，B 又与C 发生碰撞并粘在一起，此后A 与B 间的距离保持不变．求B 与C 碰撞前B 的速度大小．图9答案 65v 0 解析 设A 与B 碰撞后，A 的速度为v A ，B 与C 碰撞前B 的速度为v B ，B 与C 碰撞后粘在一起的速度为v ，以v 0的方向为正方向，由动量守恒定律得对A 、B 木块：m A v 0＝m A v A ＋m B v B对B 、C 木块：m B v B ＝(m B ＋m C )v 由A 与B 间的距离保持不变可知v A ＝v ，联立代入数据解得v B ＝65v 0 12.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m A ＝2 kg 的物体A (可视为质点)，如图10所示，一颗质量为m B ＝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数μ＝0.5，取g ＝10 m/s 2，求平板车最后的速度是多大．图10答案 2.5 m/s解析 子弹击穿A 后，A 在水平方向上获得一个速度v A ，最后当A 相对车静止时，A 与车的共同速度为v .子弹射穿A 的过程极短，因此可以认为子弹和A 组成的系统水平方向动量守恒，同时，由于作用时间极短，可认为A 的位置没有发生变化，设子弹击穿A 后的速度为v ′，由动量守恒定律有m B v 0＝m B v ′＋m A v A ，得v A ＝m B (v 0－v ′)m A ＝0.02×(600－100)2m /s ＝5 m/s A 获得速度v A 相对车滑动，由于A 与车间有摩擦，最后A 相对车静止，以共同速度v 运动，对于A 与车组成的系统，水平方向动量守恒，因此有：m A v A ＝(m A ＋M )v ，所以v ＝m A v A m A ＋M ＝2×52＋2m /s ＝2.5 m/s.。
第三章 动量定理 动量守恒定律(习题)
第三章 动量定理及动量守恒定律（习题）3.5.1质量为2kg 的质点的运动学方程为 j ˆ)1t 3t 3(i ˆ)1t 6(r 22+++-=(t 为时间，单位为s ；长度单位为m).求证质点受恒力而运动，并求力的方向大小。
解，j ˆ)3t 6(i ˆt 12v ++= j ˆ6i ˆ12a +=jˆ12i ˆ24a m F +==（恒量）12257.262412tg )N (83.261224F ==θ=+=-3.5.2质量为m 的质点在oxy 平面内运动，质点的运动学方程为ωω+ω=b,a, ,j ˆt sin b i ˆt cos a r为正常数，证明作用于质点的合力总指向原点。
解， ,j ˆt cos b i ˆt sin a v ωω+ωω-= r,j ˆt sin b i ˆt cos a a 22 ω-=ωω-ωω-= r m a m F ω-==3.5.3在脱粒机中往往装有振动鱼鳞筛，一方面由筛孔漏出谷粒，一方面逐出秸杆，筛面微微倾斜，是为了从较底的一边将秸杆逐出，因角度很小，可近似看作水平，筛面与谷粒发生相对运动才可能将谷粒筛出，若谷粒与筛面静摩擦系数为0.4，问筛沿水平方向的加速度至少多大才能使谷物和筛面发生相对运动。
解答，以谷筛为参照系，发生相对运动的条件是,g a ,mg f a m 000μ≥'μ=≥'a ' 最小值为)s /m (92.38.94.0g a 20=⨯=μ='以地面为参照系：解答，静摩擦力使谷粒产生最大加速度为,mg ma 0max μ= ,g a 0max μ=发生相对运动的条件是筛的加速度g a a0max μ=≥'，a '最小值为)s /m (92.38.94.0g a20=⨯=μ='3.5.4桌面上叠放着两块木板，质量各为,m ,m 21如图所示。
2m 和桌面间的摩擦系数为2μ，1m 和2m 间的静摩擦系数为1μ。
742动量守恒定律的应用习题课
7.42《动量守恒定律的应用》习题课一、教学目的复习上节课所学《动量守恒定律》，掌握应用动量守恒定律解决综合问题的思路和方法二、教学重点1、物理情景分析和物理模型的建立2、应用动量守恒定律解决实际问题的基本思路和方法三、教学难点应用动量守恒动量分析物理过程，灵活应用动量守恒定律四、教学方法分析、讨论和归纳五、教学过程1、复习引入：○1系统动量守恒的条件有哪些？○2应用动量守恒定律解题的一般步骤？1）、确定研究对象（系统）2）、判断是否守恒（看是否满足三个条件之一）4）、确定正方向（一维情况）5）、分析初、末态6）、列式求解2、课堂教学典型问题一：碰撞类问题○1碰撞：碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短的时间内运动状态发生显著变化的过程。
○2碰撞的特点：碰撞、爆炸过程作用时间极短，内力远远大于外力，所以都可认为系统的动量守恒。
○3碰撞的分类：对心碰撞（正碰）和非对心碰撞（斜碰）。
例1．在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，下列现象可能的是（）A．若两球质量相等，碰后以某一相等速率互相分开B ．若两球质量相等，碰后以某一相等速率同向而行C ．若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开D ．若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行〖学生讨论，老师总结，通过此题，培养学生全面分析问题的思维品质〗例2．一质量为M 的木块放在光滑的水平桌面上处于静止状态，一颗质量为m 的子弹以速度v 0沿水平方向击中木块，并留在其中与木块共同运动，则子弹对木块的冲量大小是( )A 、 mv 0 ；B 、m M m Mv +0 ；C 、mv 0－m M m v +0 ；D 、mv 0－mM v m +02 〖学生讨论，老师总结，通过此题，培养学生全面分析问题的思维品质〗典型问题二：人船模型例3．质量为M ＝300kg 的小船，长为L ＝3m ，浮在静水中。
开始时质量为m ＝60kg 的人站在船头，人和船均处于静止状态。
动量、动量守恒定律习题课42页PPT
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21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
动量、动量守恒定律习题课 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
习题课 动量定理的应用 教学设计
习题课动量定理的应用类型一应用动量定理处理多过程问题1．解题步骤2．注意事项(1)动量定理的表达式是矢量式，列式时要注意各个量与规定的正方向之间的关系(即要注意各个量的正负)．(2)一般变力的冲量计算在中学物理中，一般变力的冲量通常是借助动量定理来计算的．(3)合力的冲量计算几个力的合力的冲量计算，既可以先算出各个分力的冲量后再求矢量和，又可以先算各个分力的合力再算合力的冲量．【例1】蹦床运动是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目．一个质量为60 kg 的运动员，从离水平网面3.2 m 高处自由下落，着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5.0 m高处．已知运动员与网接触的时间为1.2 s．若把这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理，求此力的大小和方向．(g取10 m/s2) [解析]法一对运动员与网接触的过程应用动量定理．运动员刚接触网时速度的大小v1＝2gh1＝2×10×3.2 m/s＝8 m/s，方向向下．刚离网时速度的大小：v2＝2gh2＝2×10×5.0 m/s＝10 m/s，方向向上．运动员与网接触的过程，设网对运动员的作用力为F N，对运动员，由动量定理(以向上为正方向)有(F N－mg)t＝m v2－m(－v1)解得F N＝m v2－m（－v1）t＋mg＝60×10－60×（－8）1.2N＋60×10 N＝1.5×103 N，方向向上．法二此题也可以对运动员下降、与网接触、上升的全过程应用动量定理．从3.2 m高处自由下落的时间t1＝2h1g＝2×3.210s＝0.8 s.运动员弹回到5.0 m高处所用的时间t2＝2h2g＝2×5.010s＝1 s.整个过程中运动员始终受重力作用，仅在与网接触的t3＝1.2 s的时间内受到网对他向上的弹力F N的作用，对全过程应用动量定理，有F N t3－mg(t1＋t2＋t3)＝0，则F N＝t1＋t2＋t3t3mg＝0.8＋1＋1.21.2×60×10 N＝1.5×103 N，方向向上．[答案] 1.5×103 N方向向上[针对训练1](2022·安徽怀宁县二中高三月考)水平面上有一质量为m的物体，在水平推力F的作用下由静止开始运动. 经时间2Δt，撤去F，又经过3Δt，物体停止运动，则该物体与水平面之间的动摩擦因数为()A.2Fmg B.FmgC.2F5mg D.F5mg解析：选C.对整个过程研究，根据动量定理可得F·2Δt－μmg·(2Δt＋3Δt)＝0－0＝0，解得μ＝2F，故A、B、D错误，C正确．5mg类型二动量定理和动能定理的综合应用1．对动能定理中“力”的两点理解(1)“力”指的是合力，重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力或其他力，它们可以同时作用，也可以不同时作用．(2)力既可以是恒力，也可以是变力．2．动能定理公式中体现的“三个关系”(1)数量关系：即合力所做的功与物体动能的变化具有等量替代关系，可以通过计算物体动能的变化，求合力做的功，进而求得某一力做的功．(2)单位关系：等式两边物理量的国际单位都是焦耳．(3)因果关系：合力的功是引起物体动能变化的原因．3．理解动量定理的三个要点(1)应用动量定理时研究对象既可以是单一物体，也可以是系统，当为系统时不考虑内力的冲量．(2)求合力的冲量的方法有两种：第一种是先求合力再求合力的冲量，第二种是求出每个力的冲量再对冲量求和．(3)动量定理是矢量式，列方程之前先规定正方向．【例2】一质量为0.5 kg的小物块放在水平地面上的A点，距离A点5 m 的位置B处是一面墙，如图所示，物块以v0＝9 m/s的初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s，碰后以 6 m/s 的速度反向运动直至静止．g取10 m/s2.(1)求物块与地面间的动摩擦因数μ；(2)若碰撞时间为0.05 s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F.[解析] (1)对A 到墙壁过程，运用动能定理得：－μmgs ＝12m v 2－12m v 20 代入数据解得：μ＝0.32.(2)规定向左为正方向，对碰墙的过程运用动量定理得：F Δt ＝m v ′－m v 代入数据解得：F ＝130 N.[答案] (1)0.32 (2)130 N[针对训练2] (多选)质量相等的高铁列车与普通列车分别受到恒定动力F 1、F 2的作用从静止开始做匀加速运动，在t 0和4t 0时刻的速度分别达到2v 0和v 0时，撤去F 1和F 2，此后两列车继续做匀减速运动直至停止，两列车运动速度随时间变化的图线如图所示．设两次摩擦力的冲量分别为I f 1、I f 2，摩擦力做的功分别为W f 1、W f 2，F 1和F 2的冲量分别为I 1和I 2，F 1和F 2做的功分别为W 1、W 2.下列结论正确的是( )A ．I f 1∶I f 2＝3∶5B ．W f 1∶W f 2＝3∶5C ．I 1∶I 2＝3∶5D ．W 1∶W 2＝3∶5解析：选AC.根据撤去动力后列车的运动情况可知，两列车受到的摩擦力相等，两列车全程的时间之比t 1∶t 2＝3∶5，故I f 1∶I f 2＝3∶5，A 正确；因v －t 图线与t 轴围成的面积表示位移，故两列车全程的位移之比x 1∶x 2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫12×2v 0×3t 0∶⎝ ⎛⎭⎪⎫12v 0×5t 0＝6∶5，故W f 1∶W f 2＝6∶5，B 错误；对列车全过程根据动量定理，有I 1－I f 1＝0，I 2－I f 2＝0，故I 1∶I 2＝3∶5，C 正确；对列车全过程根据动能定理，有W 1－W f 1＝0，W 2－W f 2＝0，故W 1∶W 2＝6∶5，D 错误．类型三 应用动量定理处理“流体模型”问题1．研究对象常常需要选取流体为研究对象，如水、空气等．2．研究方法隔离出一定形状的一部分流体作为研究对象，然后列式求解．3．基本思路(1)在极短时间Δt内，取一小柱体作为研究对象．(2)求小柱体的体积ΔV＝v SΔt.(3)求小柱体质量Δm＝ρΔV＝ρv SΔt.(4)求小柱体的动量变化Δp＝Δm v＝ρv2SΔt.(5)应用动量定理FΔt＝Δp.【例3】最近，我国为“长征九号”研制的大推力新型火箭发动机联试成功，这标志着我国重型运载火箭的研发取得突破性进展．若某次实验中该发动机向后喷射的气体速度约为3 km/s，产生的推力约为4.8×106 N，则它在1 s时间内喷射的气体质量约为()A．1.6×102 kg B．1.6×103 kgC．1.6×105 kg D．1.6×106 kg[解析]根据动量定理有FΔt＝Δm v－0，解得ΔmΔt＝F v＝1.6×103kg/s，B正确．[答案] B【例4】(多选)(2022·张家口期末)某风力发电机如图所示，风力带动叶片转动，叶片再带动转子(磁极)转动，使定子(线圈不计电阻)中产生电流，实现风能向电能的转化．已知叶片长为l，风速为v，空气的密度为ρ，空气遇到叶片旋转形成的圆面后一半减速为零，一半原速率穿过，下列说法正确的是()A．一台风力发电机获得风能的功率为12πρl2v3B．一台风力发电机获得风能的功率为14πρl2v3C．空气对一台风力发电机的平均作用力为12πρl2v2D．空气对一台风力发电机的平均作用力为14πρl2v2[解析] 建立一个“风柱”模型如图所示．风柱的质量m ＝ρV ＝ρπl 2v t ，根据动能定理，风力在这一段位移做的功W ＝E k ＝12m v 2×12＝12ρπl 2v t v 2×12＝14ρπl 2v 3t ，风柱的功率即一台风力发电机获得风能的功率为P ＝W t ＝14πρl 2v 3，故A 错误，B 正确；根据动量定理可得Ft ＝m Δv ＝ρπl 2v t ×12v ，解得F ＝12πρl 2v 2，故C 正确，D 错误．[答案] BC[针对训练3] (2022·河南方城一中期末)水流射向墙壁，会对墙壁产生冲击力．假设水枪喷水口的横截面积为S ，喷出水流的流速为v ，水流垂直射向竖直墙壁后速度变为0.已知水的密度为ρ，重力加速度大小为g ，则墙壁单位面积上受到的平均冲击力为( )A ．ρvB ．ρv 2C ．ρv SD ．ρv 2S解析：选B.根据动量定理可知，水撞击墙面时，对时间t 内的水应用动量定理，则有－Ft ＝0－m v ＝－ρS v t v ＝－ρS v 2t ，可解得F ＝ρS v 2，所以根据牛顿第三定律可知，墙面单位面积上受到的平均冲击力为F ′＝F S ＝ρv 2.(建议用时：35分钟)[基础巩固练]1．如图所示，一个物体在与水平方向成θ角的拉力F 的作用下匀速前进了时间t ，则( )A ．合外力对物体的冲量大小为Ft cos θB ．拉力对物体的冲量大小为FtC．摩擦力对物体的冲量大小为Ft sin θD．重力对物体的冲量大小为零解析：选B.物体做匀速运动，由动量定理知合外力对物体的冲量为零，故A 错误；运动时间为t，则拉力的冲量为：I1＝Ft，故B正确；由于做匀速运动，阻力大小与F的水平分力相等，摩擦力大小为f＝F cos θ，摩擦力对物体的冲量的大小为I2＝ft＝Ft cos θ，故C错误；运动时间为t，重力对物体的冲量大小为I3＝mgt，故D错误．2.(多选)在平直公路上，汽车由静止开始做匀加速运动，当动能达到某值时，立即关闭发动机后滑行至停止，其v－t图像如图所示．汽车牵引力为F，运动过程中所受的摩擦阻力恒为f，全过程中牵引力所做的功为W1，冲量大小为I1，克服摩擦阻力所做的功为W2，摩擦阻力的冲量大小为I2.则下列关系中正确的是()A．F∶f＝3∶1 B．F∶f＝4∶1C．W1∶W2＝1∶1 D．I1∶I2＝3∶2解析：选AC.由题图可知，汽车先做匀加速直线运动，1 s末速度为v，由动能定理可知(F－f)L1＝122m v减速过程中，只有阻力做功fL2＝0－122m v可得(F－f)L1＝fL2由图像可知L1∶L2＝1∶2解得F∶f＝3∶1，故A正确，B错误；对全过程由动能定理可得W1－W2＝0－0，因此可得W1∶W2＝1∶1，C正确；对全过程由动量定理得I1－I2＝0，可得I1∶I2＝1∶1，D错误．3．如图所示，质量为m的物体在水平外力F的作用下，沿水平面做匀速运动，速度大小为v，当物体运动到A点时撤去外力F.物体由A点继续向前滑行过程中经过B点，则物体由A点到B点的过程中，下列说法中正确的是()A．速度v越大，摩擦力对物体的冲量越小；摩擦力做功与速度v的大小无关B．速度v越大，摩擦力对物体的冲量越大；摩擦力做功与速度v的大小无关C．速度v越大，摩擦力对物体的冲量越小；摩擦力做功越少D．速度v越大，摩擦力对物体的冲量越小；摩擦力做功越多解析：选A.由题意可知，物体匀速运动到A点，说明物体受到的摩擦力等于推力，故推力大小不变；由A到B运动的位移相等，故摩擦力做功与速度大小无关；若速度越大，从A到B的时间越短，则由I＝ft可知冲量越小，故A正确．4．(2022·浙江诸暨中学期中)我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试，并取得成功．航母上的舰载机采用滑跃式起飞，故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成，如图甲所示．为了便于研究舰载机的起飞过程，假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧，示意图如图乙，AB长L1＝150 m，BC水平投影L2＝63 m，图中C点切线方向与水平方向的夹角θ＝12°(sin 12°＝0.21)．若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动，经t＝6 s到达B点进入甲板BC.已知飞行员的质量m＝60 kg，g取10 m/s2，求：(1)舰载机水平运动的过程中，飞机对飞行员所做功W；(2)舰载机刚进入BC时，飞行员对飞机的作用力；(3)舰载机水平运动的过程中，飞机对飞行员的冲量I的大小．解析：(1)舰载机做初速度为零的匀加速直线运动，设其刚进入上翘甲板时的速度为v，则舰载机在AB上滑行过程有L1＝v2t由动能定理得W＝12－02m v代入数据解得W＝7.5×104 J.(2)设上翘甲板对应的圆弧半径为R，由几何知识得L2＝R sin θ以飞行员为研究对象，在B点由牛顿第二定律得F N－mg＝m v2 R代入数据解得F N＝1.1×103 N根据牛顿第三定律可知，飞行员对飞机的压力大小为1.1×103 N，方向竖直向下．(3)根据动量定理有I＝Δp＝m v－0＝3 000 N·s.答案：(1)7.5×104 J(2)1.1×103 N，方向竖直向下(3)3 000 N·s[综合提升练]5.(2022·重庆西南大学附中期末)“鸡蛋撞地球”挑战活动要求学生制作鸡蛋“保护器”装置，使鸡蛋在保护装置中从10 m高处静止下落撞到地面而不破裂．某同学制作了如图所示的鸡蛋“保护器”装置，从10 m高处静止下落到地面后瞬间速度减小为零，鸡蛋在保护器装置中继续向下运动0.3 m、用时0.1 s静止而完好无损．已知鸡蛋在装置中运动过程受到恒定的作用力，且该装置含鸡蛋的总质量为0.12 kg，其中鸡蛋质量为m0＝0.05 kg，不计下落过程装置质量的变化，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)装置落地前瞬间的速度；(2)在下降10 m过程，装置含鸡蛋所受阻力做的功；(3)鸡蛋在向下运动0.3 m过程，装置对鸡蛋的冲量．解析：(1)根据题意可知装置落地前瞬间与鸡蛋的速度相同且为v，对鸡蛋继续向下运动0.3 m的过程，根据运动学公式x＝0＋v2t，代入数据解得v＝6 m/s.(2)以装置含鸡蛋为研究对象且质量为M，根据动能定理有Mgh－W f＝12M v2－0代入数据解得W f ＝9.84 J.(3)以鸡蛋为研究对象，向上为正方向根据动量定理I －mgt ＝0－m (－v )代入数据解得I ＝0.35 N·s.答案：(1)6 m/s (2)9.84 J (3)0.35 N·s6．竞技跳水是奥运会正式竞赛项目之一，分跳板跳水和跳台跳水．某质量为M 的运动员在进行10 m 跳台跳水训练时，以速度v 0竖直向上起跳，经过一段时间后入水．为方便计算，假设水池深5 m ，运动员在水中做匀减速运动，且运动员到达池底时速度恰好减为零，v 0＝5 m/s ，M ＝60 kg ，g 取10 m/s 2，空气阻力不计．求：(1)运动员入水时的速度大小v ；(2)运动员从离开跳台至到达池底整个过程的时间t ；(3)运动员在水中受到水的平均作用力大小F .解析：(1)运动员向上起跳到入水过程中，根据动能定理可得Mgh ＝12M v 2－12M v 20解得运动员入水时的速度大小v ＝15 m/s.(2)规定竖直向上为正方向，根据动量定理可得－Mgt 1＝－M v －M v 0解得t 1＝2 s设运动员从入水到池底过程的时间为t 2，根据平均速度公式则有h ＝0＋v 2t 2解得t 2＝23 s运动员从离开跳台至到达池底整个过程的时间t ＝t 1＋t 2＝83 s ≈2.67 s.(3)对运动员从起跳到到达池底的全过程，根据动能定理可得Mg(h＋d)－Fd＝0－12M v2解得运动员在水中受到水的平均作用力大小F＝1 950 N.答案：(1)15 m/s(2)2.67 s(3)1 950 N。
高中物理 第十六章 动量守恒定律 习题课：动量守恒定
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＋m0v3 B．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0.5 kg的小球在离车底面高度20 m处以一定的初速度向左平抛，落在以7.5 m/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4 kg，若小球在落在车的底面前瞬间的速度是25 m/s，则当小球和小车相对静止时，小车的速度是(g＝10 m/s2)( )图2A．5 m/s B．4 m/sC．8.5 m/s D．9.5 m/s解析由平抛运动规律可知，小球下落的时间t＝2hg＝2×2010s＝2 s，在竖直方向的速度v y＝gt＝20 m/s，水平方向的速度v x＝252－202m/s＝15 m/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v x＝(m车＋m 球)v，解得v＝5 m/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m A＝2 kg、m B＝1 kg、m C＝2 kg.开始时C静止，A、B一起以v0＝5 m/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m A v0＝m A v A＋m C v C①两者碰撞后，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，m A v A＋m B v0＝(m A＋m B)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，v C＝v③联立①②③式，代入数据解得：v A＝2 m/s答案 2 m/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的关键是寻找临界状态．如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运动等临界状态．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v 1为多少？(用字母表示)(2)设乙抓住迎面滑来的速度为v 的箱子后反向运动，乙抓住箱子后的速度v 2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？ 解析 (1)甲将箱子推出的过程，甲和箱子组成的系统动量守恒，由动量守恒定律得： (M ＋m )v 0＝mv ＋Mv 1①解得v 1＝M ＋m v 0－mv M② (2)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 －Mv 0＝(m ＋M )v 2③解得v 2＝mv －Mv 0m ＋M④ (3)甲、乙不相撞的条件是v 1≤v 2⑤其中v 1＝v 2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 (1)M ＋m v 0－mv M (2)mv －Mv 0m ＋M(3)v 1≤v 2 5.2 m/s1．(某一方向上动量守恒问题)(多选)如图5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( )图5A ．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，木块的速率也为零．2. (多过程中的动量守恒问题)如图6所示，质量为M 的盒子放在光滑的水平面上，盒子内表面不光滑，盒内放有一块质量为m 的物块．从某一时刻起给m 一个水平向右的初速度v 0，那么在物块与盒子前、后壁多次往复碰撞后( )图6A ．两者的速度均为零B ．两者的速度总不会相等C ．物块的最终速度为mv 0M ，向右 D ．物块的最终速度为mv 0M ＋m ，向右 答案 D解析 物块与盒子组成的系统所受合外力为零，物块与盒子前、后壁多次往复碰撞后，以速度v 共同运动，由动量守恒定律得：mv 0＝(M ＋m )v ，故v ＝mv 0M ＋m，向右． 3. (多过程中的动量守恒问题)如图7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8 m/s 的速度，物体滑到乙车上，若乙车足够长，上表面与物体的动摩擦因数为0.2，则物体在乙车上表面滑行多长时间相对乙车静止？(g 取10 m/s 2)图7答案 0.4 s解析 乙与甲碰撞动量守恒：m 乙v 乙＝m 乙v 乙′＋m 甲v 甲′得v 乙′＝1 m/s小物体在乙上滑动至有共同速度v 时，对小物体与乙车运用动量守恒定律得m乙v 乙′＝(m＋m 乙)v ，得v ＝0.8 m/s对小物体应用牛顿第二定律得a＝μg＝2 m/s2所以t＝vμg，代入数据得t＝0.4 s4. (临界问题)如图8所示，甲车质量m1＝20 kg，车上有质量M＝50 kg的人，甲车(连同车上的人)以v＝3 m/s的速度向右滑行，此时质量m2＝50 kg的乙车正以v0＝1.8 m/s的速度迎面滑来，为了避免两车相撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳到乙车上，求人跳出甲车的水平速度(相对地面)应当在什么范围以内才能避免两车相撞？不计地面和小车的摩擦，且乙车足够长．图8答案大于等于3.8 m/s解析人跳到乙车上后，如果两车同向，甲车的速度小于或等于乙车的速度就可以避免两车相撞，以人、甲车、乙车组成的系统为研究对象，由水平方向动量守恒得：(m1＋M)v－m2v0＝(m1＋m2＋M)v′，解得v′＝1 m/s.以人与甲车为一系统，人跳离甲车过程水平方向动量守恒得：(m1＋M)v＝m1v′＋Mu，解得u＝3.8 m/s.因此，只要人跳离甲车的速度u≥3.8 m/s，就可避免两车相撞．题组一动量守恒条件及系统和过程的选取1．(多选)下列四幅图所反映的物理过程中，系统动量守恒的是( )答案 AC2．把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平面上，枪发射出一颗子弹时，关于枪、子弹和车，下列说法中正确的是( )A ．枪和子弹组成的系统动量守恒B ．枪和车组成的系统动量守恒C ．三者组成的系统因为子弹和枪筒之间的摩擦力很小，使系统的动量变化很小，可忽略不计，故系统动量近似守恒D ．三者组成的系统动量守恒，因为系统只受重力和地面支持力这两个外力作用，这两个外力的合力为零答案 D解析 由于枪水平放置，故三者组成的系统除受重力和支持力(两外力平衡)外，不受其他外力，动量守恒，子弹和枪筒之间的力应为系统的内力，对系统的总动量没有影响，故选项C 错误；分开枪和车，则枪和子弹组成的系统受到车对其的外力作用，车和枪组成的系统受到子弹对其的外力作用，动量都不守恒，正确选项为D.3．两辆质量相同的小车，置于光滑的水平面上，有一人静止在小车A 上，两车静止，如图1所示．当这个人从A 车跳到B 车上，接着又从B 车跳回A 车并与A 车保持相对静止，则A 车的速率( )图1A ．等于零B ．小于B 车的速率C ．大于B 车的速率D ．等于B 车的速率 答案 B解析 选A 车、B 车和人组成的系统作为研究对象，两车均置于光滑的水平面上，在水平方向上无论人如何跳来跳去，系统均不受外力作用，故满足动量守恒定律．设人的质量为m ，A 车和B 车的质量均为M ，最终两车速度分别为v A 和v B ，由动量守恒定律得0＝(M ＋m )v A －Mv B ，则v A v B ＝M M ＋m，即v A ＜v B ，故选项B 正确． 4．如图2所示，光滑水平面上停着一辆小车，小车的固定支架左端用不计质量的细线系一个小铁球．开始将小铁球提起到图示位置，然后无初速度释放．在小铁球来回摆动的过程中，下列说法中正确的是( )图2A ．小车和小球系统动量守恒B ．小球向右摆动过程小车一直向左加速运动C ．小球摆到右方最高点时刻，由于惯性，小车仍在向左运动D ．小球摆到最低点时，小车的速度最大答案 D解析 小车与小球组成的系统在水平方向动量守恒，在竖直方向动量不守恒，系统整体动量不守恒；小球从图示位置下摆到最低点，小车受力向左加速运动，当小球到最低点时，小车的速度最大．当小球从最低点向右边运动时，小车向左减速，当小球运动到与左边图示位置相对称的位置时，小车静止．故小球向右摆动过程小车先向左加速运动，后向左减速运动． 题组二 多物体多过程动量守恒定律的应用5．质量相等的五个物块在一光滑水平面上排成一条直线，且彼此隔开一定的距离，具有初速度v 0的第5号物块向左运动，依次与其余四个静止物块发生碰撞，如图3所示，最后这五个物块粘成一个整体，则它们最后的速度为( )图3A ．v 0 B.15v 0 C.v 03 D.v 04答案 B解析 由五个物块组成的系统，沿水平方向不受外力作用，故系统动量守恒，由动量守恒定律得：mv 0＝5mv ，v ＝15v 0，即它们最后的速度为15v 0. 6．一弹簧枪对准以6 m/s 的速度沿光滑桌面迎面滑来的木块发射一颗铅弹，射出速度为10 m/s ，铅弹射入木块后未穿出，木块继续向前运动，速度变为5 m/s.如果想让木块停止运动，并假定铅弹射入木块后都不会穿出，则应再向木块迎面射入的铅弹数为( )A ．5颗B ．6颗C ．7颗D ．8颗答案 D解析 设木块质量为m 1，铅弹质量为m 2，第一颗铅弹射入，有m 1v 0－m 2v ＝(m 1＋m 2)v 1，代入数据可得m 1m 2＝15，设再射入n 颗铅弹木块停止运动，有(m 1＋m 2)v 1－nm 2v ＝0，解得n ＝8.7.如图4所示，一轻质弹簧两端连着物体A 和B ，放在光滑的水平面上，物体A 被水平速度为v 0的子弹射中并且子弹嵌在其中．已知物体A 的质量m A 是物体B 的质量m B 的34，子弹的质量m 是物体B 的质量的14，弹簧压缩到最短时B 的速度为( )图4A.v 02B.v 04C.v 08D.v 03答案 C解析 弹簧压缩到最短时，子弹、A 、B 具有共同的速度v 1，且子弹、A 、B 组成的系统，从子弹开始射入物体A 一直到弹簧被压缩到最短的过程中，系统所受外力(重力、支持力)之和始终为零，故整个过程系统的动量守恒，由动量守恒定律得mv 0＝(m ＋m A ＋m B )v 1，又m ＝14m B ，m A ＝34m B ，故v 1＝v 08，即弹簧压缩到最短时B 的速度为v 08. 8．如图5，在一光滑的水平面上，有质量相同的三个小球A 、B 、C ，其中B 、C 静止，中间连有一轻弹簧，弹簧处于自由伸长状态，现小球A 以速度v 与小球B 正碰并粘在一起，碰撞时间极短，则在此碰撞过程中( )图5A ．A 、B 的速度变为v 3，C 的速度仍为0 B ．A 、B 、C 的速度均为v 3C ．A 、B 的速度变为v 2，C 的速度仍为0 D ．A 、B 、C 的速度均为v 2答案 C解析 A 、B 碰撞过程时间极短，弹簧没有发生形变，A 、B 系统所受合外力为零，以向右为正方向，由动量守恒定律得：mv ＝2mv ′，解得：v ′＝v 2，A 、B 碰撞过程，C 所受合外力为零，C 的动量不变，速度仍为0.题组三 综合应用9.在如图6所示的光滑水平面上，小明站在静止的小车上用力向右推静止的木箱，木箱最终以速度v 向右匀速运动．已知木箱的质量为m ，人与车的质量为2m ，木箱运动一段时间后与竖直墙壁发生无能量损失的碰撞，反弹回来后被小明接住．求：图6(1)推出木箱后小明和小车一起运动的速度v 1的大小；(2)小明接住木箱后三者一起运动的速度v 2的大小．答案 (1)12v (2)23v 解析 (1)由动量守恒定律得2mv 1－mv ＝0解得v 1＝12v (2)小明接木箱的过程中动量守恒2mv 1＋mv ＝(2m ＋m )v 2解得v 2＝23v . 10.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m A ＝2 kg 的物体A (可视为质点)，如图7所示，一颗质量为m B ＝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，求平板车最后的速度．图7答案 2.5 m/s解析 子弹射穿A 后，A 在水平方向上获得一个速度v A ，最后当A 相对车静止时，它们的共同速度为v .子弹射穿A 的过程极短，因此车对A 的摩擦力、子弹的重力作用可略去，即认为子弹和A 组成的系统水平方向动量守恒，同时，由于作用时间极短，可认为A 的位置没有发生变化，设子弹射穿A 后的速度为v ′，由动量守恒定律有m B v 0＝m B v ′＋m A v A ，得v A ＝m B v 0－v m A ＝－2 m/s ＝5 m/sA 获得速度v A 相对车滑动，由于A 与车间有摩擦，最后A 相对车静止，以共同速度v 运动，对于A 与车组成的系统，水平方向动量守恒，因此有：m A v A ＝(m A ＋M )v ，所以v ＝m A v A m A ＋M ＝2×52＋211 m/s ＝2.5 m/s.11．如图8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2v 0、v 0。
动量守恒定律习题课
动量守恒定律习题课一、运用动量守恒定律的解题步骤1．明确研究对象，一般是两个或两个以上物体组成的系统； 2．分析系统相互作用时的受力情况，判定系统动量是否守恒； 3．选定正方向，确定相互作用前后两状态系统的动量； 4．在同一地面参考系中建立动量守恒方程，并求解．二、碰撞1.弹性碰撞特点：系统动量守恒，机械能守恒．设质量m 1的物体以速度v 0与质量为m 2的在水平面上静止的物体发生弹性正碰，则有动量守恒：221101v m v m v m += 碰撞前后动能不变：222212*********v m v m v m +=所以012121v v m m m m +-=022211v v m m m +=(注：在同一水平面上发生弹性正碰，机械能守恒即为动能守恒) [讨论]①当m l =m 2时，v 1=0，v 2=v 0(速度互换) ②当m l <<m 2时，v 1≈-v 0，v 2≈O (速度反向) ③当m l >m 2时，v 1>0，v 2>0(同向运动) ④当m l <m 2时，v 1<O ，v 2>0(反向运动) ⑤当m l >>m 2时，v 1≈v,v 2≈2v 0 (同向运动)、 2.非弹性碰撞特点：部分机械能转化成物体的内能,系统损失了机械能两物体仍能分离.动量守恒 用公式表示为：m 1v 1+m 2v 2= m 1v 1′+m 2v 2′ 机械能的损失：)()(22221211212222121121'+'-+=∆v m v m v m v m E3.完全非弹性碰撞特点：碰撞后两物体粘在一起运动，此时动能损失最大,而动量守恒． 用公式表示为： m 1v 1+m 2v 2=(m 1+m 2)v 动能损失：221212222121121)()(v m m v m v m E k +-+=∆【例题】 甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动，已知它们的动量分别是p 甲=5 kg ·m/s,p 乙= 7 kg ·m/s ，甲追乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为p 乙′=10 kg ·m/s ，则两球质量m 甲与m 乙的关系可能是A.m 甲=m 乙B.m 乙=2m 甲C.m 乙=4m 甲D.m 乙=6m 甲lv 0 v S三、平均动量守恒问题——人船模型：1．特点：初态时相互作用物体都处于静止状态，在物体发生相对运动的过程中，某一个方向的动量守恒（如水平方向动量守恒）．对于这类问题，如果我们应用“人船模型”也会使问题迅速得到解决，现具体分析如下：【模型】 如图所示，长为L 、质量为M 的小船停在静水中，一个质量m 的人立在船头，若不计水的粘滞阻力，当人从船头走到船尾的过程中，船和人对地面的位移各是多少？ 〖分析〗四、“子弹打木块”模型此模型包括：“子弹打击木块未击穿”和“子弹打击木块击穿”两种情况，它们有一个共同的特点是：初态时相互作用的物体有一个是静止的（木块），另一个是运动的（子弹） 1．“击穿”类其特点是：在某一方向动量守恒，子弹有初动量，木块有或无初动量，击穿时间很短，击穿后二者分别以某一速度度运动【模型1】质量为M 、长为l 的木块静止在光滑水平面上，现有一质量为m 的子弹以水平初速度v 0射入木块，穿出时子弹速度为v ，求子弹与木块作用过程中系统损失的机械能。
动量守恒定律习题课
四、追及—跳跃模型
例5：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的箱子后反向运动， 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，则箱子被 推出的速度至少多大？
①
二者一起沿地面滑动，前进的距离为x，由动能定理得：
－μ(M＋m)gx＝0－1 (M＋m)v′2
②
2
由①②两式解得：x＝2Mm＋2vm22μg
(2)射入过程中损失的机械能
ΔE＝12mv2－12(M＋m)v′2
③
解得：ΔE＝2MMm＋vm2 .
(3)设子弹在木块中打入的深度，即子弹相对于木块的位移为 x 相对，
五、爆炸—反冲模型
【要点精华】
解决爆炸类问题时，要抓住以下三个特征： 1．动量守恒：由于爆炸是在极短的时间内完成的，爆炸物体 间的相互作用力远大于受到的外力，所以在爆炸过程中，系统 的动量守恒． 2．动能增加：在爆炸过程中，由于有其他形式的能量(如化学 能)转化为动能，因此爆炸后系统的总动能增加． 3．位置不变：爆炸的时间极短，因而作用过程中，物体产生 的位移很小，一般可忽略不计，可以认为爆炸后，物体仍然从 爆炸的位置以新的速度开始运动．
(2)系统中弹性势能的最大值是多少？
解析 B、C碰撞时B、C组成的系统动量守恒，设碰后瞬间B、C两者 速度为vBC， 则mBv＝(mB＋mC)vBC得： vBC＝2 m/s， 设物块A、B、C速度相同时弹簧的弹性势能最大为Ep， 根据能量守恒 Ep＝12(mB＋mC)vBC 2＋12mAv2－12(mA＋mB＋mC)vABC 2
高考物理考点《动量守恒定律的理解和应用》真题练习含答案
高考物理考点《动量守恒定律的理解和应用》真题练习含答案1.[2024·江苏省无锡市教学质量调研]如图所示，曲面体P 静止于光滑水平面上，物块Q 自P 的上端静止释放．Q 与P 的接触面粗糙，在Q 下滑的过程中，关于P 和Q 构成的系统，下列说法正确的是( )A ．机械能守恒、动量守恒B ．机械能不守恒、动量守恒C ．机械能守恒、动量不守恒D ．机械能不守恒、动量不守恒答案：D解析：系统在水平方向所受合外力为零，系统在水平方向动量守恒，但系统在竖直方向所受合外力不为零，系统在竖直方向动量不守恒，系统动量不守恒．Q 与P 的接触面粗糙，克服阻力做功产热，所以机械能不守恒，D 正确．2．(多选)如图所示，在光滑水平面上，一速度大小为v 0的A 球与静止的B 球正碰后，A 球的速率为v 03 ，B 球的速率为v 02，A 、B 两球的质量之比可能是( )A ．3∶4B ．4∶3C ．8∶3D ．3∶8答案：AD解析：两球碰撞过程动量守恒，以A 的初速度方向为正方向，如果碰撞后A 球的速度方向不变，有m A v 0＝m A ·v 03 ＋m B ·v 02，解得m A ∶m B ＝3∶4，如果碰撞后A 的速度反向，有m A v 0＝－m A ·v 03 ＋m B ·v 02，解得m A ∶m B ＝3∶8，A 、D 正确． 3．如图水平桌面上放置一操作台，操作台上表面水平且光滑．在操作台上放置体积相同，质量不同的甲、乙两球，质量分别为m 1、m 2，两球用细线相连，中间有一个压缩的轻质弹簧，两球分别与操作台左右边缘距离相等．烧断细线后，由于弹簧弹力的作用，两球分别向左、右运动，脱离弹簧后在操作台面上滑行一段距离，然后平抛落至水平桌面上．则下列说法中正确的是()A．刚脱离弹簧时，甲、乙两球的动量相同B．刚脱离弹簧时，甲、乙两球的动能相同C．甲、乙两球不会同时落到水平桌面上D．甲、乙两球做平抛运动的水平射程之比为m1∶m2答案：C解析：脱离弹簧的过程满足动量守恒定律，以甲的运动方向为正方向可得m1v1－m2v2＝0，故刚脱离弹簧时，甲、乙两球的动量大小相等，方向相反，A错误；动能与动量的关系为E k＝12m v2＝p22m，由于质量不同，故刚脱离弹簧时，甲、乙两球的动能不相同，B错误；甲、乙两球在操作台滑行时，距台边缘距离相等但速度不等，故在操作台滑行时间不相等，之后做平抛运动的竖直位移相同，由h＝12gt2可知，两球做平抛运动的时间相等，因此甲、乙两球不会同时落到水平桌面上，C正确；由A的解析可得v1v2＝m2m1，平抛的水平位移为x＝v0t，故甲、乙两球做平抛运动的水平射程与初速度成正比，即与质量成反比，可得x1∶x2＝m2∶m1，D错误．4.[2024·江西省萍乡市阶段练习]在光滑水平地面上放置一辆小车，车上放置有木盆，在车与木盆以共同的速度向右运动时，有雨滴以极小的速度竖直落入木盆中而不溅出，如图所示，则在雨滴落入木盆的过程中，小车速度将()A．保持不变B．变大C．变小D．不能确定答案：C解析：雨滴落入木盆的过程中，小车、木盆、雨滴组成的系统水平方向满足动量守恒，设小车、木盆的总质量为M ，雨滴的质量为m ，则有M v ＝(M ＋m )v 共，解得v 共＝M v M ＋m<v ，在雨滴落入木盆的过程中，小车速度将变小，C 正确．5.[2024·山东省普高大联考]如图所示，A 、B 两木块紧靠在一起且静止于光滑水平面上，一颗子弹C 以一定的速度v 0向右从A 的左端射入，穿过木块A 后进入木块B ，最后从B 的右端射出，在此过程中下列叙述正确的是( )A ．当子弹C 在木块A 中运动时，A 、C 组成的系统动量守恒B ．当子弹C 在木块B 中运动时，B 、C 组成的系统动量守恒C ．当子弹C 在木块A 中运动时，A 、B 、C 组成的系统动量不守恒D ．当子弹C 在木块B 中运动时，A 、B 、C 组成的系统动量不守恒答案：B解析：当子弹C 在木块A 中运动时，B 对A 、C 组成的系统有力的作用，则A 、C 组成的系统动量不守恒，A 错误；当子弹C 在木块B 中运动时，A 已经和B 脱离，则B 、C 组成的系统受合外力为零，则B 、C 组成的系统动量守恒，因此时A 的动量也守恒，则A 、B 、C 组成的系统动量守恒，B 正确，D 错误；当子弹C 在木块A 中运动时，A 、B 、C 组成的系统受合外力为零，则动量守恒，C 错误．6.[2024·广东省深圳市实验学校期中考试]滑板运动是青少年比较喜欢的一种户外运动．现有一个质量为m 的小孩站在一辆质量为λm 的滑板车上，小孩与滑板车一起在光滑的水平路面上以速度v 0匀速运动，突然发现前面有一个小水坑，由于来不及转向和刹车，该小孩立即以对地2v 0的速度向前跳离滑板车，滑板车速度大小变为原来的12，且方向不变，则λ为( )A ．1B ．2C ．3D ．4答案：B解析：小孩跳离滑板车时，与滑板车组成的系统在水平方向的动量守恒，由动量守恒定律有(m ＋λm )v 0＝m ·2v 0＋λm ·v 02，解得λ＝2，B 正确． 7．[2024·湖南省邵阳市期中考试]如图所示，设车厢长为L ，质量为M ，静止在光滑的水平面上，车厢内有一质量为m 的物体以初速度v 0向右运动，与车厢壁来回碰撞n 次后，最终相对车厢静止，这时车厢速度是( )A ．v 0，水平向右B ．0C ．m v 0M ＋m ，水平向右D ．m v 0M ＋m，水平向左 答案：C解析：物块在车辆内和车发生碰撞满足动量守恒，最后物块和车共速，由动量守恒得m v 0＝(m ＋M )v ，解得v ＝m v 0m ＋M，方向水平向右，C 正确． 8．[2024·河北省邯郸市九校联考]如图所示，在粗糙水平面上，用水平轻绳相连的物体A 、B ，在水平恒力F 作用下以速度v 做匀速运动，某时刻轻绳断开，A 在F 作用下继续前进．已知物体A 的质量为2m ，物体B 的质量为m ，则下列说法正确的是( )A ．当物体B 的速度大小为12 v 时，物体A 的速度大小为12v B.当物体B 的速度大小为12 v 时，物体A 的速度大小为54v C ．当物体B 的速度大小为0时，物体A 的速度大小一定为32v D ．当物体B 的速度大小为0时，物体A 的速度大小可能为54v 答案：B解析：A 、B 匀速运动时，对A 、B 整体受力分析可得F ＝f A ＋f B ，物体B 的速度大小在减小到0的过程中，A 和B 所组成的系统所受的合外力为零，该系统的动量守恒，当物体B的速度大小为12 v 时，有(m A ＋m B )v ＝m A v A ＋m B v B ，解得v A ＝54v ，A 错误，B 正确；当物体B 的速度大小为0时，有(m A ＋m B )v ＝m A v ′A ，解得v ′A ＝32v ，A 在F 作用下继续前进，物体A 继续加速，当物体B 的速度大小为0时，物体A 的速度大小不一定为32v ，C 、D 错误．9．[2024·江苏省盐城一中、大丰中学联考]如图所示，一质量为M＝3.0 kg的长木板B放在光滑水平地面上，在其右端放一个质量为m＝1.0 kg的小木块A.给A和B以大小均为5.0 m/s、方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，A始终没有滑离B.在A 做加速运动的时间内，B的速度大小可能是()A．1.8 m/s B．2.4 m/sC．2.8 m/s D．3.5 m/s答案：C解析：以A、B组成的系统为研究对象，因为系统不受外力，则系统动量守恒，选择水平向右的方向为正方向，从A开始运动到A的速度为零，根据动量守恒定律可得(M－m)v0＝M v B1，解得v B1＝103m/s，当从开始运动到A、B共速，根据动量守恒定律可得(M－m)v0＝(M＋m)v B2，解得v B2＝2.5 m/s，木块A加速运动的过程为其速度减为零到与B共速，此过程中B始终减速，则在木块A正在做加速运动的时间内，B的速度范围为2.5 m/s≤v B≤103 m/s，C正确，A、B、D错误．10．[2024·吉林卷]如图，高度h＝0.8 m的水平桌面上放置两个相同物块A、B，质量m A＝m B＝0.1 kg.A、B间夹一压缩量Δx＝0.1 m的轻弹簧，弹簧与A、B不栓接．同时由静止释放A、B，弹簧恢复原长时A恰好从桌面左端沿水平方向飞出，水平射程x A＝0.4 m；B 脱离弹簧后沿桌面滑行一段距离x B＝0.25 m后停止．A、B均视为质点，取重力加速度g＝10 m/s2.不计空气阻力，求：(1)脱离弹簧时A、B的速度大小v A和v B；(2)物块与桌面间的动摩擦因数μ；(3)整个过程，弹簧释放的弹性势能ΔE p.答案：(1)1 m/s 1 m/s(2)0.2(3)0.12 J解析：(1)对A物块由平抛运动知识得h ＝12gt 2 x A ＝v A t代入数据解得，脱离弹簧时A 的速度大小为v A ＝1 m/sA 、B 与弹簧相互作用的过程中，A 、B 所受水平桌面的摩擦力等大反向，所受弹簧弹力也等大反向，又A 、B 竖直方向上所受合力均为零，故A 、B 组成的系统所受合外力为零，动量守恒，则有m A v A ＝m B v B解得脱离弹簧时B 的速度大小为v B ＝1 m/s(2)对物块B 由动能定理有－μm B gx B ＝0－12m B v 2B 代入数据解得，物块与桌面的动摩擦因数为μ＝0.2(3)由能量守恒定律ΔE p ＝12 m A v 2A ＋12m B v 2B ＋μm A g Δx A ＋μm B g Δx B 其中m A ＝m B ，Δx ＝Δx A ＋Δx B解得整个过程中，弹簧释放的弹性势能ΔE p ＝0.12 J11．如图所示，甲、乙两名宇航员正在离静止的空间站一定距离的地方执行太空维修任务．某时刻甲、乙都以大小为v 0＝2 m/s 的速度相向运动，甲、乙和空间站在同一直线上且可视为质点．甲和他的装备总质量为M 1＝90 kg ，乙和他的装备总质量为M 2＝135 kg ，为了避免直接相撞，乙从自己的装备中取出一质量为m ＝45 kg 的物体A 推向甲，甲迅速接住A后即不再松开，此后甲、乙两宇航员在空间站外做相对距离不变的同向运动，且安全“飘”向空间站．(1)乙要相对空间站以多大的速度v将物体A推出；(2)设甲与物体A作用时间为t＝0.5 s，求甲与A的相互作用力F的大小．答案：(1)5.2 m/s(2)432 N解析：(1)规定水平向左为正方向，甲、乙两宇航员最终的速度大小均为v1，对甲、乙以及物体A组成的系统根据动量守恒定律可得M2v0－M1v0＝(M1＋M2)v1对乙和A组成的系统根据动量守恒定律可得M2v0＝(M2－m)v1＋m v联立解得v＝5.2 m/s，v1＝0.4 m/s.(2)对甲根据动量定理有Ft＝M1v1－M1(－v0)解得F＝432 N．。
动量守恒定律习题课ppt课件
一、动量守恒定律基本应用 例1：总质量为M的火车在平直轨道上以速度 V匀速行驶，尾部有一节质量为m的车厢突然 脱钩，设机车的牵引力恒定不变，阻力与质 量成正比，则脱钩车厢停下来时，列车前段 的速度多大？ 瞬时性：脱钩前某一时刻；脱钩车厢停下来的瞬时。 方向性：动量方向与速度方向相同 相对性：以地面为参照物
V=1m/s 由能量守恒定律 μmg L = 1/2 ×mv2 - 1/2 ×(m+M)V2
∴μ= 0.25
对小车 μ mg S =1/2×MV2
m S
v
L
M
m
∴ S=0.8m
M
V
专题一、多个物体组成的物体系动量守恒 例1：两只小船平行逆向行驶，航线邻近，当它 们头尾相齐时，由每只船上各投质量m=50kg 的麻袋到对面另一只船上，结果载重较小的一 只船停了下来，另一只船则以V=8.5m/s的速度 向原方向行驶，设两只船及船上的载重物 m1=500kg，m2=1000kg，问：在交换麻袋前 两只船的速率各为多少？
V′
V0
A
B
专题三、人船模型（平均动量守恒）
例1：静止在水面上的小船长为L，质量为M，在 船的最右端站有一质量为m的人，不计水的阻力 ，当人从最右端走到最左端的过程中，小船移动 的距离是多大？
S
L-S
1、“人船模型”是动量守恒定律的拓展应用，它把速度和质量的关系推广到质 量和位移的关系。即： m1v1=m2v2 则：m1s1= m2s2 2、此结论与人在船上行走的速度大小无关。不论是匀速行走还是变速行走，甚 至往返行走，只要人最终到达船的左端，那么结论都是相同的。 3、人船模型的适用条件是：两个物体组成的系统动量守恒，系统的合动量为零
2023-2024(上高中物理 选择性必修第一册动量定理习题课：动量守恒定律的应用练习册含答案
2023-2024（上）全品学练考高中物理选择性必修第一册动量定理习题课:动量守恒定律的应用建议用时:40分钟◆知识点一多物体、多过程中动量守恒的判断1.[2022·长沙一中月考] 如图所示,光滑水平面上放置一足够长木板A,其上表面粗糙,两个质量和材料均不同的物块B、C,以不同的水平速度分别从两端滑上长木板A.当B、C在木板A 上滑动的过程中,由A、B、C组成的系统 ()A.动量守恒,机械能守恒B.动量守恒,机械能不守恒C.动量不守恒,机械能守恒D.动量不守恒,机械能不守恒2.(多选)[2022·湖北宜昌一中月考] A、B两物体质量之比m A∶m B=3∶2,原来静止在平板小车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面水平且光滑.当两物体被同时释放后,则()A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,则A、B组成系统的动量守恒B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,则A、B、C组成系统的动量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,则A、B组成系统的动量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等,则A、B、C组成系统的动量守恒◆知识点二多物体、多过程中动量守恒定律的应用3.[2022·广州广雅中学月考] 质量相同的A、B两小车置于光滑的水平面上,有一个质量为m 的人静止在A车上,两车都静止,当这个人自A车跳到B车上,接着又跳回A车上,最终相对A 车静止,则A车最终的速率 ()A.等于零B.小于B车的速率C.大于B车的速率D.等于B车的速率4.[2022·浙江效实中学月考] 质量相等的五个物块在一光滑水平面上排成一条直线,且彼此隔开一定的距离,具有初速度v0的第5号物块向左运动,依次与其余四个静止物块发生碰撞,如图所示,最后这五个物块粘成一个整体,则它们最后的速度为()A.v0B.v05C.v03D.v04◆知识点三动量守恒定律应用的临界问题5.[2022·山师大附中月考] 如图所示在光滑的水平面上静止放置着一个质量为4m的木板B,它的左端静止放置着一个质量为2m的物块A,现让A、B一起以水平速度v0向右运动,与其前方静止的另一个相同的木板C相碰后粘在一起,在两木板相碰后的运动过程中,物块恰好没有滑下木板,且物块A可视为质点,则两木板的最终速度为()A.v02 B.2v05C.3v05D.4v056.将两个完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的甲、乙两车上,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,甲车的速度为多大?方向如何?(2)由于磁铁的磁性极强,故两车不会相碰,那么两车间的距离最小时,乙车的速度是多大?方向如何?7.如图所示,三辆完全相同的平板小车a、b、c成一直线排列,静止在光滑水平面上.c车上有一小孩跳到b车上,接着又立即从b车跳到a车上.小孩跳离c车和b车时对地的水平速度相同.他跳到a车上相对a车保持静止,此后()A.a、b两车运动速率相等B.a、c两车运动速率相等C.三辆车的速率关系为v c=v b>v aD.a、c两车运动方向相反8.[2022·浙江海盐高级中学月考] 如图所示,在光滑的水平地面上有一平板小车质量为M=2 kg,靠在一起的滑块甲和乙质量均为m=1 kg,三者处于静止状态.某时刻起滑块甲以初速度v1=2 m/s向左运动,同时滑块乙以v2=4 m/s向右运动.最终甲、乙两滑块均恰好停在小车的两端.小车长L=9.5 m,两滑块与小车间的动摩擦因数相同,求:(g取10 m/s2,滑块甲和乙可视为质点)(1)最终甲、乙两滑块和小车的共同速度的大小;(2)两滑块与小车间的动摩擦因数;(3)两滑块运动前滑块乙离右端的距离.9.[2022·北京东城区期中] 甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平地面上游戏,甲和他的冰车的质量为M=30 kg,乙和他的冰车的质量也是M=30 kg .游戏时甲推一个质量m=15 kg 的箱子,以大小为v 0=3.0 m/s 的速度向东滑行,乙以同样大小的速度迎面滑来.不计水平地面的摩擦力.(1)若甲向东以5 m/s 的速度将箱子推给乙,甲的速度变为多少?(2)甲至少以多大的速度将箱子推给乙,才能避免相撞?(题中各速度均以地面为参考系)10.(多选)如图所示,在质量为M 的小车上用细线挂有一小球,小球的质量为m 0,小车和小球以恒定的速度v 沿光滑水平地面运动,与位于正前方的质量为m 的静止木块发生碰撞,碰撞的时间极短,在此碰撞过程中,下列哪些情况是可能发生的 ( )A .小车、木块、小球的速度都发生变化,分别变为v 1、v 2、v 3,满足(M+m 0)v=Mv 1+mv 2+m 0v 3B .小球的速度不变,小车和木块的速度变为v 1和v 2,满足Mv=Mv 1+mv 2C .小球的速度不变,小车和木块的速度都变为v 1,满足Mv=(M+m )v 1D .小车和小球的速度都变为v 1,木块的速度变为v 2,满足(M+m 0)v=(M+m 0)v 1+mv 2习题课:动量守恒定律的应用1.B [解析] 依题意,因水平面光滑,则A 、B 、C 组成的系统合力为零,满足动量守恒条件,系统动量守恒,木板A 上表面粗糙,物块B 、C 在其上滑行时,会摩擦生热,系统机械能有损失,则系统机械能不守恒,故A 、C 、D 错误,B 正确.2.BCD [解析] 若A 、B 与平板车上表面间的动摩擦因数相同,由于A 、B 两物体的质量之比为m A ∶m B =3∶2,由滑动摩擦力F f =μmg 可知弹簧释放时,小车对A 、B 的滑动摩擦力大小之比为3∶2,所以A 、B 组成的系统所受合外力不等于零,系统的动量不守恒,A 错误;对于A 、B 、C 组成的系统,由于地面光滑,系统所受的合外力为零,则系统动量守恒,B 、D 正确;若A 、B 所受的摩擦力大小相等,则A 、B 组成的系统所受合外力为零,A 、B 组成的系统动量守恒,C 正确.3.B [解析] 设车的质量为M ,A 、B 两车以及人组成的系统动量守恒,规定由A 指向B 为正方向,有0=Mv B -(M+m )v A ,解得v A v B=MM+m ,则A 车最终的速率小于B 车的速率,故选B .4.B [解析] 由于五个物块组成的系统沿水平方向不受外力作用,故系统在水平方向上动量守恒,由动量守恒定律得mv 0=5mv ,得v=15v 0,即它们最后的速度为15v 0,B 正确.5.C [解析] 设两木板碰撞后的速度为v 1,以v 0的方向为正方向,由动量守恒定律得4mv 0=8mv 1,解得v 1=v02,设物块与木板共同的速度为v 2,由动量守恒定律得2mv 0+8mv 1=(2m+8m )v 2,解得v 2=3v 05,故选C .6.(1)1 m/s 向右 (2)0.5 m/s 向右[解析] 两车及磁铁组成的系统在水平方向不受外力作用,两磁铁之间的磁力是系统内力,系统动量守恒.设向右为正方向.(1)据动量守恒定律得mv 甲-mv 乙=mv'甲 则v'甲=v 甲-v 乙=1 m/s,方向向右.(2)两车相距最近时,两车的速度相同,设为v',由动量守恒定律得 mv 甲-mv 乙=mv'+mv' 解得v'=mv 甲-mv 乙2m=v 甲-v 乙2=3-22 m/s =0.5 m/s,方向向右.7.D [解析] 若人跳离b 、c 车时相对地面的水平速度为v ,以水平向右为正方向,由动量守恒定律知,水平方向,对人和c 车组成的系统有0=m 人v+m 车v c ,对人和b 车有m 人v=m 车v b +m 人v ,对人和a 车有m 人v=(m 车+m 人)v a ,所以v c =-m 人v m 车,v b =0,v a =m 人vm 人+m 车,即三辆车的速率关系为v c >v a >v b ,并且v c 与v a 方向相反,故选D . 8.(1)0.5 m/s (2)0.1 (3)7.5 m[解析] (1)两滑块与小车组成的系统动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得 mv 2-mv 1=(M+m+m )v 解得 v=0.5 m/s(2)对整体由能量守恒定律得 12m v 12+12m v 22=12(M +m +m )v 2+μmgL解得μ=0.1(3)经分析,滑块甲运动到左端时速度刚好减为0,在滑块甲运动至左端前,小车静止,之后滑块甲和小车一起向右做匀加速运动到三者共速.甲、乙从开始运动到最终两滑块均恰好停在小车的两端的过程中,设滑块乙的对地位移为x 1,滑块甲和小车一起向右运动的位移为x 2.由动能定理,对滑块乙有 -μmgx 1=12mv 2-12m v 22对滑块甲和小车有 μmgx 2=12(m +M )v 2滑块乙离右端的距离 s=x 1-x 2 解得s=7.5 m9.(1)2 m/s (2)7.8 m/s[解析] (1)取向东为正方向,由动量守恒定律有 mv 0+Mv 0=mv 1+Mv 解得v=2 m/s(2)设甲至少以速度v'将箱子推出,推出箱子后甲的速度为v 甲,乙接到箱子后的速度为v 乙,取向东为正方向.则根据动量守恒定律得 (M+m )v 0=Mv 甲+mv' mv'-Mv 0=(m+M )v 乙当甲与乙恰好不相撞时,有v甲=v乙联立解得v'=7.8 m/s10.BC[解析] 在小车与木块发生碰撞的瞬间,彼此作用力很大,所以它们的速度在瞬间发生改变,作用过程中它们的位移可看成为零,而小球并没有直接与木块发生力的作用,在它与小车共同匀速运动时,细线沿竖直方向,因此细线的拉力不能改变小球速度的大小,即小球的速度不变,A、D错误;而小车和木块碰撞后,可能以不同的速度继续向前运动,也可能以共同速度向前运动,B、C正确.章末学业测评(一)建议用时:40分钟一、选择题1.[2022·湖北黄冈中学期中] 关于物体的动量,下列说法中正确的是()A.物体的动量越大,其惯性也越大B.动量相同的物体,速度一定相同C.物体的速度方向改变,其动量一定改变D.运动的物体在任一时刻的动量方向一定是该时刻的加速度方向2.[2022·唐山一中月考] 如图所示,一个质量为m=0.5 kg的铁锤,以v=5 m/s的速度竖直打在木桩的钉子上,钉子的质量为2 g,经0.01 s后铁锤速度减小到0,重力加速度g取10 m/s2,则铁锤对钉子的作用力大小为()A.1 NB.245 NC.250 ND.255 N3.[2022·北京四中月考] 蹦极是一项刺激的极限运动,如图所示运动员将一端固定的弹性长绳绑在腰或踝关节处,从几十米高处跳下.在某次蹦极中,质量为60 kg的运动员在弹性绳绷紧后又经过2 s速度减为零,假设弹性绳长为45 m,重力加速度g取10 m/s2(忽略空气阻力),下列说法正确的是()A.弹性绳在绷紧后2 s内对运动员的平均作用力大小为2 000 NB.运动员在弹性绳绷紧后动量的变化量等于弹性绳的作用力的冲量C.运动员从开始起跳到下落到最低点的整个运动过程中重力冲量与弹性绳作用力的冲量大小相等D.运动员从开始起跳到下落到最低点的整个运动过程中重力冲量小于弹性绳作用力的冲量4.(多选)如图所示,小车放在光滑水平面上,A端固定一轻弹簧,B端粘有油泥,小车及油泥的总质量为M,质量为m的木块C放在小车上,用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩,开始时小车和C 都静止,当突然烧断细绳时,C 被释放,C 离开弹簧向B 端冲去,并跟B 端油泥粘在一起,忽略一切摩擦,下列说法正确的是( )A .弹簧伸长过程中C 向右运动,同时小车也向右运动B .C 与B 端碰前,C 与小车的速率之比为M ∶m C .C 与油泥粘在一起后,小车立即停止运动D .C 与油泥粘在一起后,小车继续向右运动5.一只爆竹竖直升空后,在高为h 处到达最高点并发生爆炸,分成质量不同的两块,两块质量之比为3∶1,其中质量小的一块获得大小为v 的水平速度,重力加速度为g ,不计空气阻力,则两块爆竹落地点的距离为 ( ) A .v4√2ℎg B .2v3√2ℎg C .4v3√2ℎg D .4v √2ℎg6.(多选)如图所示,小车的上面固定一个光滑弯曲圆管道,整个小车(含管道)的质量为2m ,原来静止在光滑的水平面上.今有一个可以视为质点的小球,质量为m ,半径略小于管道半径,以水平速度v 从左端滑上小车,小球恰好能到达管道的最高点,然后从管道左端滑离小车.关于这个过程,下列说法正确的是 ( )A .小球滑离小车时,小车回到原来位置B .小球滑离小车时相对小车的速度大小为vC .管道最高点距小车上表面的高度为v 23gD .小球从滑进管道到滑到最高点的过程中,小车的动量变化量大小是mv37.(多选)[2022·天津一中月考] 如图甲所示,一轻弹簧的两端与质量分别为m 1和m 2的两物块A 、B 相连接,并静止在光滑的水平面上.现使B 瞬时获得水平向右的速度3 m/s,以此刻为计时起点,两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示,从图像信息可得 ( )A .在t 1、t 3时刻两物块达到共同速度1 m/s,且弹簧都处于伸长状态B .从t 3到t 4时刻弹簧由压缩状态恢复到原长C .两物块的质量之比为m 1∶m 2=1∶2D .在t 2时刻A 与B 的动能之比为E k1∶E k2=8∶18.(多选)[2022·杭二中月考] 物理兴趣小组在研究竖直方向的碰撞问题时,将网球和篮球同时从某高度处自由释放(如图所示),发现网球反弹的高度比单独释放时的高度高很多.若两球均为弹性球,释放时两球互相接触,且球心在同一竖直线,某同学将两球从离地高为h处自由落下,此高度远大于两球半径,已知网球质量为m,篮球质量为7m,重力加速度为g,设所有碰撞均为弹性碰撞且只发生在竖直方向上.忽略空气阻力,则下列说法正确的是()A.两球下落过程中,网球对篮球有竖直向下的压力B.篮球与网球相碰后,篮球的速度为零C.落地弹起后,篮球上升的最大高度为ℎ4D.篮球从地面反弹与网球相碰后网球上升的最大高度为6.25h二、计算题9.如图甲所示,质量均为m=0.5 kg的相同物块P和Q(可视为质点),分别静止在水平地面上A、C两点.P在水平力F作用下由静止开始向右运动,力F与时间t的关系如图乙所示,3 s末撤去力F,此时P运动到B点,之后继续滑行并与Q发生弹性碰撞.已知B、C两点间的距离L=3.75 m,P、Q与地面间的动摩擦因数均为μ=0.2,g取10 m/s2,求:(1)P到达B点时的速度大小v及P与Q碰撞前瞬间的速度大小v1;(2)Q运动的时间t.10.如图甲,打桩船是海上风电场、跨海大桥、港口码头等海洋工程建设的重要装备.其工作原理等效简化图如图乙所示,某次打桩过程中,质量为M=200 t的桩竖直放置,质量为m=50 t 的打桩锤从离桩上端h=0.8 m处由静止释放,下落后垂直打在桩上,打桩锤与桩作用时间极短,然后二者以相同速度一起向下运动h1=0.4 m后停止.桩向下打入海床过程中受到海床的阻力大小不恒定.重力加速度g取10 m/s2.(1)求打桩锤击中桩后,二者的共同速度的大小;(2)求打桩锤与桩作用的极短时间内损失的机械能;(3)打桩后,锤与桩向下打入海床的运动过程中,求克服阻力做功.甲 乙章末学业测评(一)1.C [解析] 惯性只与质量有关,质量越大惯性越大,根据公式p=mv 可知,物体的动量越大,物体的质量不一定大,故A 错误;根据公式p=mv 可知,动量相同的物体,速度不一定相同,故B 错误;动量是矢量,有大小也有方向,动量的方向即为物体运动的速度方向,与该时刻加速度方向无直接关系,物体的速度方向改变,其动量一定改变,故D 错误,C 正确.2.D [解析] 以铁锤为研究对象,设钉子对铁锤的平均作用力为F ,取竖直向上为正方向,由动量定理得(F-mg )t=0-(-mv ),代入数据解得F=255 N,根据牛顿第三定律知,铁锤打击钉子的平均作用力为255 N,方向竖直向下,故D 正确,A 、B 、C 错误.3.C [解析] 由机械能守恒得mgh=12mv 2,绳在刚绷紧时人的速度大小为v=√2gh=30 m/s,以竖直向上为正方向,在绷紧的过程中根据动量定理有(F-mg )t=0-(-mv ),代入数据解得F=1500 N,故A 错误;根据动量定理可知,运动员在弹性绳绷紧后,动量的变化量等于弹性绳作用力的冲量与重力冲量的和,故B 错误;运动员整个过程中动量的变化量为零,则重力冲量与弹性绳作用力的冲量等大反向,故C 正确,D 错误.4.BC [解析] 小车与C 组成的系统在水平方向上动量守恒,C 向右运动时,小车应向左运动,故A 错误;设碰前C 的速率为v 1,小车的速率为v 2,则0=mv 1-Mv 2,得v 1v 2=Mm ,故B 正确;设C 与油泥粘在一起后,小车与C 的共同速度为v 共,则0=(M+m )v 共,得v 共=0,故C 正确,D 错误. 5.C [解析] 设其中一块质量为m ,另一块质量为3m.爆炸过程中系统在水平方向上动量守恒,由动量守恒定律得mv-3mv'=0,解得v'=13v ,设两块爆竹落地用的时间为t ,根据h=12gt 2,解得t=√2ℎg ,两块爆竹落地点的距离为x=(v+v')t=4v 3√2ℎg.6.BC [解析] 小球恰好能到达管道的最高点,说明在管道最高点时小球和管道之间相对静止,小球从滑进管道到滑到最高点的过程中,由动量守恒定律,有mv=(m+2m )v',得v'=v3,小车动量变化量大小Δp 车=2m ·v3=23mv ,D 错误;小球从滑进管道到滑到最高点的过程中,由机械能守恒定律,有mgH=12mv 2-12(m+2m )v'2,得H=v 23g ,C 正确;小球从滑上小车到滑离小车的过程,由动量守恒定律和机械能守恒定律,有mv=mv 1+2mv 2,12mv 2=12m v 12+12×2m v 22,得v 1=-v3,v 2=23v ,则小球滑离小车时相对小车的速度大小为23v+13v=v ,B 正确;由以上分析可知,在整个过程中小车一直向右运动,A 错误.7.BD [解析] 由A 的速度图像可知,t 1时刻正在加速,说明弹簧被拉伸,t 3时刻正在减速,说明弹簧被压缩,故选项A 错误;t 3时刻A 正在减速,说明弹簧被压缩,t 4时刻A 的加速度为零,说明弹簧处于原长,故选项B 正确;对0~t 1过程,由动量守恒定律得m 2×3 m/s =(m 1+m 2)×1 m/s,故m 1∶m 2=2∶1,选项C 错误;动能E k =12mv 2,t 2时刻A 与B 的速度大小之比为2∶1,则动能之比为8∶1,故选项D 正确.8.CD [解析] 两球下落过程中,均处于完全失重状态,两球间没有作用力,故A 错误;根据自由落体运动规律可知,两球落地前瞬间速度大小相等,设为v ,篮球从地面反弹与网球相碰过程,根据动量守恒和能量守恒有7mv-mv=7mv 1+mv 2,12×7mv 2+12mv 2=12×7m v 12+12m v 22,解得v 1=v2,v 2=52v ,故B 错误;根据机械能守恒定律有7mgh=12×7mv 2,7mgh'=12×7m v 12,解得,篮球上升的最大高度为h'=ℎ4,故C 正确;根据机械能守恒定律有mgh″=12m v 22,解得,网球上升的最大高度为h″=6.25h ,故D 正确.9.(1)8 m/s 7 m/s (2)3.5 s[解析] (1)以向右为正方向,在0~3 s 内,对P ,由动量定理有 F 1t 1+F 2t 2-μmg (t 1+t 2)=mv-0其中F 1=2 N,F 2=3 N,t 1=2 s,t 2=1 s 解得v=8 m/s设P 在B 、C 两点间滑行的加速度大小为a ,由牛顿第二定律有 μmg=maP 在B 、C 两点间做匀减速直线运动,有v 2-v 12=2aL 解得v 1=7 m/s .(2)设P 与Q 发生弹性碰撞后瞬间P 、Q 的速度大小分别为v'1、v 2,有 mv 1=mv'1+mv 212m v 12=12mv '12+12m v 22碰撞后Q 做匀减速直线运动,Q 运动的加速度大小为 μmg=ma'Q 运动的时间为t=v2a '解得t=3.5 s .10.(1)0.8 m/s (2)3.2×105 J (3)1.08×106 J [解析] (1)打桩锤击中桩前瞬间的速度为v 1=√2gℎ=4 m/s打桩锤与桩作用时间极短,作用过程动量守恒,有 mv 1=(M+m )v 共 解得v 共=0.8 m/s(2)打桩锤与桩作用的极短时间内损失的机械能为ΔE=12m v 12-12(M+m )v 共2=3.2×105 J(3)打桩后,锤与桩向下打入海床的运动过程中,根据动能定理,有(M+m )gh 1+W=0-12(M+m )v 共2解得W=-1.08×106 J,所以克服阻力做功为1.08×106 J。
课时作业2：13.1 动量定理 动量守恒定律及其应用
第1课时动量定理动量守恒定律及其应用基本技能练1.在如图1所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在其中，将弹簧压缩到最短。
若将子弹、木块和弹簧合在一起作为系统，则此系统在从子弹开始射入到弹簧被压缩至最短的整个过程中()图1A．动量守恒，机械能守恒B．动量不守恒，机械能不守恒C．动量守恒，机械能不守恒D．动量不守恒，机械能守恒解析子弹射入木块是瞬间完成的，这个过程相当于子弹与木块发生一次完全非弹性碰撞，动量守恒，机械能不守恒，一部分动能转化为内能。
之后木块(连同子弹)压缩弹簧，将其动能转化为弹性势能，这个过程机械能守恒，但由于左侧挡板的支持力的冲量作用，使系统的动量不断减少，动量不守恒。
所以整个过程中，动量和机械能均不守恒。
答案B2. (多选)如图2所示，A、B两物体的质量m A＞m B，中间用一段细绳相连并有一被压缩的弹簧，放在平板小车C上后，A、B、C均处于静止状态。
若地面光滑，则在细绳被剪断后，A、B从C上滑离之前，A、B在C上向相反方向滑动过程中()图2A．若A、B与C之间的摩擦力大小相同，则A、B组成的系统动量守恒，A、B、C组成的系统动量也守恒B．若A、B与C之间的摩擦力大小不相同，则A、B组成的系统动量不守恒，A、B、C组成的系统动量也不守恒C．若A、B与C之间的摩擦力大小不相同，则A、B组成的系统动量不守恒，但A、B、C组成的系统动量守恒D．以上说法均不对解析当A、B两物体组成一个系统时，弹簧的弹力为内力，而A、B与C之间的摩擦力为外力。
当A、B与C之间的摩擦力等大、反向时，A、B组成的系统所受外力之和为零，动量守恒；当A、B与C之间的摩擦力大小不相等时，A、B组成的系统所受外力之和不为零，动量不守恒。
而对于A、B、C组成的系统，由于弹簧的弹力，A、B与C之间的摩擦力均为内力，故不论A、B与C之间的摩擦力的大小是否相等，A、B、C组成的系统所受外力之和圴为零，故系统的动量守恒。
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A．匀速圆周运动 B．匀变速直线运动 C．自由落体运动 D．平抛运动
一、动量定理的应用
3.求变力的冲量（求变力的平均值）
6．质量为m的指点，在水平面内作半径为r的匀速圆周运动， 它的角速度为ω，周期为T，则在T/2的时间内，质点受到的冲量 为（ A ）
W为 ( AD )
A．I＝3.6N·s
B．I＝0
C．W＝1.8 J
D．W＝0
功和动能时标量，动量和冲量是矢量
解：全过程应用动能定理 Mg(H+h)-Th=0-0 T=Mg(H+h)/h=1750N
12.
巩固提高
13.一个质量为0.3 kg的弹性小球，在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞
到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同，
则碰撞过程中墙对小球冲量的大小I和碰撞过程中墙对小球做功的大小
动量定理习题课
I p
过程量
因
果
过程量
1.明确研究对象，确定研究的过程 2.受力分析，分析过程中的力及每个力作用的时间——求I 3.运动分析，分析过程的初末状态，确定初末速度——求∆p 4.用I=∆p列方程求解
一、动量定理的应用
1.两类问题：用动量定理解释的现象一般可分为两类：一类 是物体的动量变化一定，此时力的作用时间越短，力就越大； 作用时间越长，力就越小。另一类是作用力一定，此时力的 作用时间越长，动量变化越大，力的作用时间越短，动量变 化越小。分析问题时，要把哪个量一定、哪个量变化搞清楚。
由动量定理得：p 2 -p 1 =Ft 解得：F=100N
二、对多过程应用动量定理
9.在水平力F=30 N的作用下，质量m=5 kg的物体由静止开始沿 水平面运动。已知物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，若F作 用6 s后撤去，撤去F后物体向前运动的时间为________s。（g取
10 m/s2）
对全过程 Ft1 mg (t1 t 2) 0
10.质量为10 kg的物体在F＝200 N与斜面平行的力作用下，从粗糙 斜面的底端由静止开始沿斜面向上运动，斜面固定不动且足够长，
斜面与水平地面的夹角θ＝37°.力F作用2 s后撤去，物体在斜面上 继续上滑了3 s后，速度减为零．已知g取10 m/s2，不计空气阻力， 求：物体与斜面间的动摩擦因数μ.
相似点：都可以由牛顿第二定律和运动学公式进行推导，对恒力 作用的直线运动问题，用动能定理、动量定理的解题题目都可以 由牛顿第二定律和运动公式联合求解。 不同点：动量定理涉及力与时间，动能定理涉及力与位移。 选择：涉及力与时间优先选择动量定理，涉及力与位移优先选择 动能定理。
11.质量是50 kg的建筑工人，身上系着长为5m的弹性安全带在高空作 业，不慎从高空跌下,若从弹性绳开始伸直到工人落到最低点经历的时 间为0.5s，求弹性绳对工人的平均作用力。（g取10 m/s2)
解：由v2=2gh得, 弹性绳刚开始伸直时工人的初速度v0=10m/s ，末速度v=0 规定竖直向上为正方向，由I合=Δp得,(T-mg)t=mv-mv0 T=mg+(mv-mv0)/t=1500N
变式：质量是50 kg的建筑工人，身上系着长为5m的弹性安全带在高 空作业，不慎从高空跌下,若从弹性绳开始伸直到工人落到最低点弹性 绳伸长了2m，求弹性绳对工人的平均作用力。（g取10 m/s2)
解析： 对全过程应用动量定理，有： Ft1－μmgcos θ·(t1＋t2)－mgsin θ·(t1＋t2)＝0 代入数据解得：μ＝0.25
三、动量定理和动能定理
1.动量定理： Ft p' p 合力对时间的积累产生的效果——动量变化
2.动能定理： FS Ek 'Ek 合力对空间的积累产生的效果——动能变化
一、动量定理的应用
4.建立流体的模型，解决连续作用问题
8.一艘宇宙飞船以v=1.0×104 m/s的速度进入密度为 ρ=2.0×10-7 kg/m3的微陨石流中,如果飞船在垂直于运动
方向上的最大截面积S=5 m2,且认为微陨石与飞船碰撞 后都附着在飞船上。为使飞船的速度保持不变,飞船的 牵引力应为多大?
【答案】 D 【解析】 跳远时，落地前的速度约等于起跳时速度的大小，则初动量大小 一定；落地后静止，末动量一定。所以，人接触地面过程的动量变化量Δp 一定。因落在沙坑上作用的时间长，落在水泥地上作用的时间短，根据动量 定理Ft＝Δp可知，作用时间t越长则F越小，故D正确。
3.如图所示，一铁块压着一纸条放在水平桌面上，当以 速度v抽出纸条后，铁块掉到地面上的P点，若以2v速度抽 出纸条，则铁块落地点为( )
（2）平抛运动过程中小球动量的增加量Δp；
（3）小球落地时的动量p′。
答案：
p
(1)4 N·s 方向竖直向下
(2)10 kg·m/s 方向竖直向下
(3)10 √2 kg·m/s 方向与水平面成45°斜 向下
p， ∆p
思路：曲线运动的动量变化量的计算，可以进行思维转化。 利用合外力冲量=动量的改变量
I 相同——恒力！
A．仍在P点 B．在P点左侧 C．在P点右侧不远处 D．在P点右侧原水平位移的两倍处
一、动量定理的应用
2.求动量的变化量
4.将质量为m=1 kg的小球，从距水平地面高h=5 m处，以 v0=10 m/s的水平速度抛出，不计空气阻力，g取10 m/s2。 求：
（1）抛出后0.4 s内重力对小球的冲量；
反弹速度为：v2 4m/s
规定向上为正方向，对钥匙运用动量定理得：
(F mg)t mv2 (mv1)
解得： F 10.5N
方向向上
根据牛顿第三定律知，钥匙对地板的作用力为10.5N，方向竖直向下
动量定理既适用于恒力作用下的问题，也适用于变力作用下的问题．如果 是在变力作用下的问题，由动量定理求出冲量或力是t时间内的平均值．
A. 2mr
B. m/ 2
7.一串质量为50g的钥匙从橱柜上1.8m高的位置由静止开始下
落，掉在水平地板上，钥匙与地板做用的时间为0.05s，反弹后
能上升的最大高度为0.8m，重力加速度为g=10m/s2，此过程中
钥匙对地板的平均作用力的大小为多少？
解：落地速度为： v1 2gh 6m/s
1.玻璃杯从同一高度落下，掉在水泥地面上比掉在草地上 容易碎，这是由于玻璃杯与水泥地撞击过程中( D ) 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
2. 跳远时，跳在沙坑里比跳在水泥地上安全，这是由于( ) A．人跳在沙坑上的动量比跳在水泥地上小 B．人跳在沙坑上的动量变化比跳在水泥地上小 C．人跳在沙坑上受到的冲量比跳在水泥地上小 D．人跳在沙坑上受到的冲力比跳在水泥地上小
此类问题在正确地建立起“物理模型”后，关键是找出动量发生变 化的那部分质量与时间的关系，即找出在某一Δt时间内动量变化的那部 分质量Δm.由于连续体问题，无法用牛顿运动定律求解，可以建立一物 理模型用动量定理求解.
建立如下的“管道模型”：在时间△t内被飞船吸附的陨石都分 布在以S为横截面积、长为L=v·Δt的柱体内，这部分微小陨石的质 量Δm=ρSL=ρvSΔt.它们被吸附后具有的动量p 2 =Δmv=ρv 2 SΔt， 吸附前的动量为p 1 =0.