专题08 动量定理 动量守恒定律-2022年高三物理二轮复习(命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题)(广东专用)(解析版)
2022 年高三物理二轮复习资料(命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题)
(广东通用)
专题 08 动量定理 动量守恒定律
【命题规律】
1、命题规律:
(1)动量定理及应用;
(2)动量守恒定律及应用;
(3)碰撞模型及拓展.
2、常考题型:选择题、计算题.
【知识荟萃】
★考向一、动量定理及应用
1.冲量的三种计算方法
公式法 I=Ft 适用于求恒力的冲量.
动量定理法 多用于求变力的冲量或 F、t未知的情况.
图像法 F-t图线与时间轴围成的面积表示力的冲量.若 F
-t成线性关系,也可直接用平均力求解.
2.动量定理
(1)公式:FΔt=mv′-mv
(2)应用技巧
① 研究对象可以是单一物体,也可以是物体系统.
② 表达式是矢量式,需要规定正方向.
③ 匀变速直线运动,如果题目不涉及加速度和位移,用动量定理比用牛顿第二定律求解更简捷.
④ 在变加速运动中 F为Δt时间内的平均冲力.
⑤ 电磁感应问题中,利用动量定理可以求解时间、电荷量或导体棒的位移.
3.流体作用的柱状模型
对于流体运动,可沿流速 v的方向选取一段柱形流体,设在极短的时间 Δt内通过某一横截面 S的
柱形流体的长度为 Δl,如图所示.设流体的密度为 ρ,则在 Δt的时间内流过该横截面的流体的质
量为 Δm=ρSΔl=ρSvΔt,根据动量定理,流体微元所受的合外力的冲量等于该流体微元动量的增
量,即 FΔt=ΔmΔv,分两种情况:(以原来流速 v的方向为正方向)
(1)作用后流体微元停止,有 Δv=-v,代入上式有 F=-ρSv2;
(2)作用后流体微元以速率 v反弹,有 Δv=-2v,代入上式有 F=-2ρSv2.
★考向二、动量守恒定律及应用
1.判断守恒的三种方法
(1)理想守恒:不受外力或所受外力的合力为 0,如光滑水平面上的板-块模型、电磁感应中光
滑导轨上的双杆模型.
(2)近似守恒:系统内力远大于外力,如爆炸、反冲.
(3)某一方向守恒:系统在某一方向上所受外力的合力为 0,则在该方向上动量守恒,如滑块-
斜面(曲面)模型.
2.动量守恒定律的三种表达形式
(1)m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′,作用前的动量之和等于作用后的动量之和(用的最多).
(2)Δp1=-Δp2,相互作用的两个物体动量的增量等大反向.
(3)Δp=0,系统总动量的增量为零.
★考向三、碰撞模型及拓展
三类碰撞的特点
1.碰撞问题遵循的三条原则
(1)动量守恒:p1+p2=p1′+p2′.
(2)动能不增加:Ek1+Ek2≥Ek1′+Ek2′.
(3)若碰后同向,后方物体速度不大于前方物体速度.
2.两种碰撞特点
(1)弹性碰撞
两球发生弹性碰撞时应满足动量守恒和机械能守恒.
以质量为 m1、速度为 v1的小球与质量为 m2的静止小球发生正面弹性碰撞为例,有
m1v1=m1v1′+m2v2′
m1v1
2=m1v1′2+m2v2′2
解得 v1′=,v2′=.
结论:
① 当两球质量相等时,v1′=0,v2′=v1,两球碰撞后交换了速度.
② 当质量大的球碰质量小的球时,v1′>0,v2′>0,碰撞后两球都沿速度 v1的方向运动.
③ 当质量小的球碰质量大的球时,v1′<0,v2′>0,碰撞后质量小的球被反弹回来.
(2)完全非弹性碰撞
动量守恒、末速度相同:m1v1+m2v2=(m1+m2)v共,机械能损失最多,机械能的损失:ΔE=
m1v1
2+m2v2
2-(m1+m2)v共2.
3.碰撞拓展
(1)“保守型”碰撞拓展模型
图 例 ( 水
平面光
滑) 小球—弹簧模型 小球曲面模型
达到共速
相当于完全非弹性碰撞,系统水平方向动量守恒,满足 mv0=(m
+M)v共,损失的动能最大,分别转化为弹性势能、重力势能或
电势能
再次分离
相当于弹性碰撞,系统水平方向动量守恒,满足 mv0=mv1+
Mv2,能量满足 mv0
2=mv1
2+Mv2
2
(2)“耗散型”碰撞拓展模型
图 例 ( 水
平 面 、 水
平 导 轨 都
光滑)
达到共速相当于完全非弹性碰撞,动量满足 mv0=(m+M)v共,损失的动能最
大,分别转化为内能或电能
技巧点拨
1.三种碰撞的特点及规律
弹性碰撞
动量守恒:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
机械能守恒:m1v1
2+m2v2
2=m1v1′2+m2v2′2
完全非弹性碰撞
动量守恒、末速度相同:m1v1+m2v2=(m1+m2)v′
机械能损失最多,损失的机械能:
ΔE=m1v1
2+m2v2
2-(m1+m2)v′2
非弹性碰撞
动量守恒:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′
机械能有损失,损失的机械能:
ΔE=m1v1
2+m2v2
2-m1v1′2-m2v2′2
碰撞问题遵循的
三条原则
(1)动量守恒:p1+p2=p1′+p2′
(2)动能不增加:Ek1+Ek2≥Ek1′+Ek2′
(3)若碰后同向,后方物体速度不大于前方物体速度
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