高中物理 第1章 碰撞与动量守恒 1.3 动量守恒定律的案例分析学案 沪科版选修3-5-沪科版高二选修3-5物理学案VIP免费

1.3动量守恒定律的案例分析学习目标重点难点1．知道碰撞类问题的受力特点，能利用动量守恒定律分析碰撞类问题。2．知道微观粒子的碰撞可以用动量守恒定律分析。3．知道什么是反冲现象，能够利用动量守恒定律分析解决反冲问题。重点：利用动量守恒定律分析解决碰撞、反冲类问题。难点：动量守恒定律在反冲运动中的应用。一、碰撞问题1．碰撞问题的受力特点：碰撞过程中内力远远大于系统受到的合外力，此时合外力可以忽略不计。2．研究方法：研究碰撞问题的理论依据是动量守恒定律。预习交流1碰撞是很常见的现象，如打保龄球、打台球等，你能结合类似的碰撞实例，说出碰撞的1～2个特点吗？答案：碰撞的特点：（1）碰撞时间很短；（2）碰撞时相互作用力很大。二、反冲现象1．反冲：物体系统的一部分向某方向运动，而其余部分向相反方向运动的现象。2．受力特点：物体的不同部分在内力作用下向相反的方向运动，且内力很大。3．研究方法：研究反冲运动的理论依据是动量守恒定律。4．应用：喷气式飞机和火箭飞行是反冲运动的两个重要实例。预习交流2做一做：试通过火箭升空一例说明：在反冲现象中，相关的物体开始是静止的，但后来它们都有了一定的速度，有了一定的能量，这些能量是哪里来的？答案：火箭升空，是火箭内部的燃料燃烧，向后喷出燃气，燃料的化学能转化为火箭的机械能。一、碰撞及类碰撞过程的特点保龄球运动中，10个保龄球摆放在一个三角形区域内，有经验的运动员可以一次用保龄球击倒全部保龄瓶，这其中除了运用好掷球技巧外，对碰撞规律的深刻理解也很关键。那么保龄球与保龄瓶之间的碰撞遵守什么规律？答案：保龄球与保龄瓶之间的碰撞遵守动量守恒定律。质量为3kg的小球A在光滑水平面上以6m/s的速度向右运动，恰遇上质量为5kg的小球B以4m/s的速度向左运动，碰撞后B球恰好静止，求碰撞后A球的速度。答案：碰后A球速度大小为0.67m/s，方向向左。解析：两球都在光滑水平面上运动，碰撞过程中系统所受合外力为零，因此系统动量守恒。碰撞前两球动量已知，碰撞后B球静止，取A球初速度方向为正，由动量守恒定律有：mAvA＋mBvB＝mAvA′vA′＝＝m/s＝－0.67m/s。1．碰撞及类碰撞过程，相互作用时间很短，相互作用力很大，一般远远大1于物体受到的外力，故可以忽略掉外力，碰撞过程动量守恒。2．碰撞过程的能量特点是，碰撞前的总动能Ek大于或等于碰撞后的总动能Ek′，即Ek≥Ek′。3．爆炸过程因为有火药的化学能转化为动能，故爆炸过程，动能会增加。二、反冲现象春节期间儿童都喜欢燃放一种叫“钻天猴”的焰火，它在一根细细的竹竿上捆绑一个塑料壳，壳里面装有火药，上端封闭，下端有引线，当点燃下端的引线时，火药产生的烟火向下喷出，“钻天猴”就直钻青天。你知道其中的道理吗？答案：“钻天猴”钻天，利用了反冲原理。课外科技小组制作一支“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动。假如喷出的水流流量保持为2×10－4m3/s，喷出速度保持为对地10m/s，启动前火箭总质量为1.4kg，则启动2s末火箭的速度可以达到多少？（已知火箭沿水平轨道运动，阻力不计，水的密度是103kg/m3）答案：4m/s解析：“水火箭”喷出水流做反冲运动。设火箭原来总质量为M，喷出水流的流量为Q，水的密度为ρ，水流的喷出速度为v，火箭的反冲速度为v′。由动量守恒定律得（M－ρQt）v′＝ρQtv，火箭启动后2s末的速度v′＝＝m/s＝4m/s。分析火箭类问题注意以下几点：1．火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的质量不断减小，故在应用动量守恒定律时，必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象。注意反冲前、后各物体质量的变化。2．明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否是同一参考系，如果不是同一参考系要设法予以调整，一般情况要转换成对地球的速度。3．列方程时要注意初、末状态动量的方向。反冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相反的。三、“人船模型”的分析人开始静止站立在船头，当人缓慢地由船头走到船尾时，船也向后移动了一段位移，如图所示。若船的质量为m1，人的质量为m2，忽略水的阻力，那么人、船的质量与人、船的位移有什么关系？答案：m1s1=m2s...