金榜奪冠物理第十三章第一單元第2課時(shí).ppt

第一單元 動量 動量守恒定律 第2課時(shí) 動量守恒定律的應(yīng)用,選修35 第十三章 碰撞與動量守恒,基礎(chǔ)回顧,1碰撞：兩個(gè)或兩個(gè)以上物體在相遇的極短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生非常大的相互作用力，使每個(gè)物體的動量發(fā)生顯著變化，這個(gè)過程就稱為碰撞 2彈性碰撞：碰撞后物體的形變可以完全恢復(fù)，且碰撞前后系統(tǒng)的總機(jī)械能_ 3非彈性碰撞：碰撞后物體的形變只有部分恢復(fù)，系統(tǒng)有部分機(jī)械能_,答案：2不變 3損失,4完全非彈性碰撞：碰撞過程中物體的形變完全不能恢復(fù)，以致物體合為一體一起運(yùn)動，即兩物體在非彈性碰撞后以同一速度運(yùn)動，系統(tǒng)損失的機(jī)械能_ 5特點(diǎn) (1)動量特點(diǎn)：無論是哪一類碰撞，由于系統(tǒng)的相互作用力極大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，所以碰撞過程中，系統(tǒng)的_守恒 (2)能量特點(diǎn)：根據(jù)彈性碰撞與非彈性碰撞進(jìn)行確定非彈性碰撞中系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的_,答案：4最大 5(1)動量 (2)內(nèi)能,要點(diǎn)深化,1關(guān)于碰撞的幾點(diǎn)說明 (1)高中階段研究的碰撞為正碰，即物體碰撞前后在同一直線上運(yùn)動 (2)完全非彈性碰撞是非彈性碰撞的特例，碰撞過程中機(jī)械能損失最大,(3)仔細(xì)分析一下碰撞的全過程：設(shè)光滑水平面上，如右圖所示，質(zhì)量為m1的物體A以速度v0向質(zhì)量為m2的靜止物體B運(yùn)動，B的左端連有輕彈簧在位置A、B剛好接觸，彈簧開始被壓縮，A開始減速，B開始加速；到位置A、B速度剛好相等(設(shè)為v)，彈簧被壓縮到最短；再往后A、B開始遠(yuǎn)離，彈簧開始恢復(fù)原長，到位置彈簧剛好為原長，A、B分開，這時(shí)A、B的速度分別為v1、v2.全過程系統(tǒng)動量一定是守恒的；而機(jī)械能是否守恒就要看彈簧的彈性如何了 彈簧是完全彈性的系統(tǒng)動能減少全部轉(zhuǎn)化為彈性勢能，狀態(tài)系統(tǒng)動能最小而彈性勢能最大；彈性勢能減少全部轉(zhuǎn)化為動能；因此、狀態(tài)系統(tǒng)動能相等，這種碰撞叫彈性碰撞由動量守恒和能量守恒可以證明A、B的最終速度分別為： (這個(gè)結(jié)論最好背下來，以后經(jīng)常要用到),彈簧不是完全彈性的系統(tǒng)動能減少，一部分轉(zhuǎn)化為彈性勢能，一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，狀態(tài)系統(tǒng)動能仍和相同，彈性勢能仍最大，但比?。粡椥詣菽軠p少，部分轉(zhuǎn)化為動能，部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；因?yàn)槿^程系統(tǒng)動能有損失(一部分動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能)，這種碰撞叫非彈性碰撞 彈簧完全沒有彈性系統(tǒng)動能減少全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，狀態(tài)系統(tǒng)動能仍和相同，但沒有彈性勢能；由于沒有彈性，A、B不再分開，而是共同運(yùn)動，不再有過程，這種碰撞叫完全非彈性碰撞可以證明，A、B最終的共同速度為,(4)碰撞遵守三個(gè)原則 動量守恒；p1p2p1p2(本式為矢量式) 動能不增加： 碰撞前、后兩物體速度的關(guān)系：碰撞 前兩物體同向，碰撞物體的速度為v1，被碰撞物體的速度為v2，則v1v2；碰撞后兩物體同向，碰撞物體的速度為v1，被碰撞物體的速度為v2，則v1v2. 2爆炸 兩物體間由于炸藥的作用均受到巨大作用力，兩作用力遠(yuǎn)大于外力，一般情況下認(rèn)為動量守恒由于爆炸力做功，所以系統(tǒng)的動能增加,基礎(chǔ)回顧,1反沖運(yùn)動：當(dāng)物體的一部分以一定的速度離開物體時(shí)，剩余部分將做_的運(yùn)動，這種現(xiàn)象叫反沖運(yùn)動 2實(shí)例：發(fā)射炮彈；爆竹爆炸；發(fā)射火箭；發(fā)電水輪機(jī)等 3特點(diǎn) (1)動量特點(diǎn)：系統(tǒng)相互作用的內(nèi)力遠(yuǎn)大于系統(tǒng)受到的外力，系統(tǒng)的_守恒 (2)能量特點(diǎn)：由其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，每個(gè)物體的_增加,答案：1相反方向 3(1)動量 (2)機(jī)械能,要點(diǎn)深化,1反沖運(yùn)動 反沖運(yùn)動是相互作用的物體之間的作用力與反作用力產(chǎn)生的效果，反沖運(yùn)動過程中，一般滿足系統(tǒng)的合外力為零，或內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力的條件，因此可用動量守恒定律進(jìn)行分析 2火箭發(fā)射簡介 火箭主要是由殼體和燃料兩大部分組成殼體是圓筒形，前端是封閉的尖端，后端有尾噴管，燃燒燃料產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)鈴奈矅姽苎杆賴姵?，火箭就向前飛去火箭飛行所能達(dá)到的最大速度，即燃料燃燒完畢時(shí)獲得的最終速度，主要取決于兩個(gè)因素，一是噴氣速度，另一個(gè)是質(zhì)量比(即火箭開始飛行時(shí)的質(zhì)量與燃燒燃料完時(shí)質(zhì)量之比)，噴氣速度越大，質(zhì)量比越大，最終速度就越大單級火箭燃料用完后，空殼自行脫落，減少了總質(zhì)量，可達(dá)到很高的速度,反沖運(yùn)動發(fā)生在同一物體上，把同一物體分為兩個(gè)部分，這兩個(gè)部分發(fā)生分離，當(dāng)一部分向一個(gè)方向運(yùn)動時(shí)，剩余部分將做相反方向的運(yùn)動,下列屬于反沖運(yùn)動的是( ) A汽車的運(yùn)動 B直升飛機(jī)的運(yùn)動 C火箭發(fā)射過程的運(yùn)動 D反擊式水輪機(jī)的運(yùn)動,解析：A、B選項(xiàng)中汽車和飛機(jī)都是一個(gè)整體，沒有發(fā)生分離，故不屬于反沖運(yùn)動C選項(xiàng)中火箭發(fā)射是指火箭向后噴射出其攜帶的點(diǎn)燃著的燃?xì)舛够鸺蚕蚯斑\(yùn)動，屬于反沖運(yùn)動的實(shí)例；D選項(xiàng)中反擊式水輪機(jī)的運(yùn)動是指水輪機(jī)向后噴射出其攜帶的水而使水輪機(jī)向前運(yùn)動，也屬于反沖運(yùn)動的實(shí)例 答案：CD,題型訓(xùn)練,1據(jù)報(bào)導(dǎo)，“和平”號空間站墜毀時(shí)，由和空間站對接的飛船經(jīng)過三次點(diǎn)火排沖熱氣流，飛行高度逐漸降低，最后才進(jìn)入大氣層墜向南太平洋，對于墜毀過程，下列說法正確的是( ) A飛行高度要降低，空間站必須突然減速 B飛行高度要降低，空間站必須突然加速 C空間站要減速必須通過向前排沖熱氣流 D空間站要加速必須通過向前排沖熱氣流,解析：因萬有引力作用，當(dāng)空間站突然減速時(shí)，向心力小于萬有引力而使空間站飛行高度降低，故A正確空間站通過向前排沖熱氣流，根據(jù)反沖原理會使空間站減速，故C正確 答案：AC,一個(gè)靜止的、質(zhì)量為M的不穩(wěn)定原子核，當(dāng)它射出質(zhì)量為m、速度為v的粒子后，設(shè)射出粒子的方向?yàn)檎?，則原子核剩余部分的速度u等于( ) Av,解析：應(yīng)運(yùn)用動量守恒定律來討論討論對象是射出的粒子m和剩余核(Mm) 由動量守恒定律0mv(Mm)u 解得： 答案：B,題型訓(xùn)練,2一個(gè)靜止的、質(zhì)量為M的不穩(wěn)定原子核，當(dāng)它射出質(zhì)量為m的粒子后，原子核剩余部分的速度為v，射出的粒子的速度u為( ),解析：由動量守恒定律： 0mu(Mm)v 解得： 答案：D,1兩個(gè)物體均處于靜止，當(dāng)兩個(gè)物體存在相互作用而不受外力作用時(shí)，系統(tǒng)動量守恒 2這類問題的特點(diǎn)：兩物體同時(shí)運(yùn)動，同時(shí)停止 3此類問題由動量守恒有：0m1v1m2v2. 由于瞬時(shí)速度是一一對應(yīng)的，故對雙方的平均速度而言，有： 由于兩物體運(yùn)動時(shí)間相同，則有： 可推出m1s1m2s20(s1、s2應(yīng)相對于同一參照系) 解決這種問題的方法是要畫好物體的運(yùn)動示意圖，有利于發(fā)現(xiàn)各物理量間的關(guān)系,解析：選人和船組成的系統(tǒng)為研究對象，由于人從船頭走到船尾的過程中，系統(tǒng)在水平方向上不受外力作用，所以水平方向動量守恒人起步前系統(tǒng)的總動量為零，當(dāng)人起步加速前進(jìn)時(shí)，船同時(shí)向后加速運(yùn)動；當(dāng)人勻速前進(jìn)時(shí)，船同時(shí)向后勻速運(yùn)動；當(dāng)人停下來時(shí)，船也停下來設(shè)某一時(shí)刻人對靜水的速度為v1，船對靜水的速度為v2，選人前進(jìn)的方向?yàn)檎较?，根?jù)動量守恒定律有： m v1 M v20. 即v1 / v2M/m.,如右圖所示，長為L、質(zhì)量為M的小船停在靜水中，質(zhì)量為m的人立在船頭，若不計(jì)水的粘滯阻力，當(dāng)人從船頭走到船尾的過程中，船和人對靜水的位移s2和s1各是多少？,因?yàn)樵谌藦拇^走到船尾的整個(gè)過程中，每一時(shí)刻系統(tǒng)都滿足動量守恒定律，所以每一時(shí)刻人的速度與船的速度之比，都與它們的質(zhì)量成反比從而可以得出判斷：在人從船頭走到船尾的過程中，人的平均速度與船后退的平均速度之比，也應(yīng)等于它們的質(zhì)量的反比，由于兩物體運(yùn)動時(shí)間相同，即有： s1/s2M/m 由圖可以看出：s1s2L 聯(lián)立解得： 答案：,題型訓(xùn)練,3有一條捕魚小船?？吭诤叴a頭，小船又窄又長(估計(jì)一噸左右)一位同學(xué)想用一個(gè)卷尺粗略測定它的質(zhì)量他進(jìn)行了如下操作：首先將船平行碼頭自由停泊，輕輕從船尾上船，走到船頭后停下來，而后輕輕下船用卷尺測出船后退的距離為d，然后用卷尺測出船長L，已知他自身的質(zhì)量為m，則漁船的質(zhì)量M為( ),解析：根據(jù)人船模型中動量守恒原理有：Mdm(Ld)，由此解得： 答案：B,碰撞的兩個(gè)物體必須遵守以下三個(gè)原則： 動量守恒；p1p2p1p2(本式為矢量式) 動能不增加： 碰撞前、后兩物體速度的關(guān)系：碰撞 前兩物體同向，碰撞物體的速度為v1，被碰撞物體的速度為v2，則v1v2；碰撞后兩物體同向，碰撞物體的速度為v1，被碰撞物體的速度為v2，則v1v2.,如圖所示，O為一水平軸細(xì)繩上端固定于O軸，下端系一質(zhì)量m1.0 kg的小球，原來處于靜止?fàn)顟B(tài)，擺球與平臺的B點(diǎn)接觸，但對平臺無壓力，擺長為l0.6 m平臺高h(yuǎn)0.80 m一個(gè)質(zhì)量為M2.0 kg的小球沿平臺自左向右運(yùn)動到B處與擺球發(fā)生正碰，碰后擺球在繩的約束下做圓周運(yùn)動，經(jīng)最高點(diǎn)A時(shí)，繩上的拉力T恰好等于擺球的重力，而M落在水平地面的C點(diǎn)，水平距離s1.2 m求質(zhì)量為M的小球與擺球碰撞前的速度大小,解析：質(zhì)量m1.0 kg的小球在A點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律，有：Tmgm 由題意：Tmg 質(zhì)量m1.0 kg的小球從B點(diǎn)運(yùn)動到A點(diǎn)，設(shè)碰撞后擺球的速度為v2，由機(jī)械能守恒定律，有： 聯(lián)立解得：v26 m/s 質(zhì)量M2.0 kg的小球做平拋運(yùn)動，設(shè)碰撞后小球的速度為v1，根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律， 在豎直方向上，有： 在水平方向上，有：sv1t 聯(lián)立解得：v13 m/s 兩球在碰撞過程中動量守恒，有：Mv0Mv1mv2 由此解得質(zhì)量為M的小球與擺球碰撞前的速度大小為：v06 m/s. 答案：6 m/s,點(diǎn)評：這是一道非常明顯的組合題，考查學(xué)生對力學(xué)基本規(guī)律的理解和應(yīng)用，考查理解能力、分析能力及應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題的能力試題涉及到機(jī)械能守恒定律、動量守恒定律和動能定理、圓周運(yùn)動和勻變速直線運(yùn)動，難度并不大，基本是物理公式的套用，用到的方法都是在平時(shí)教學(xué)中常用的物理方法,題型訓(xùn)練,4如圖所示，光滑的水平臺子離地面的高度為h，質(zhì)量為m的小球以一定的速度在高臺上運(yùn)動，從邊緣D水平射出，落地點(diǎn)為A，水平射程為s.如果在臺子邊緣D處放一質(zhì)量為M的橡皮泥，再讓小球以剛才的速度在水平高臺上運(yùn)動，在邊緣D處打中橡皮泥并同時(shí)落地，落地點(diǎn)為B.則AB間的距離為( ),解析：只有小球在做平拋運(yùn)動時(shí)，根據(jù)平拋運(yùn)動的規(guī)律 在豎直方向上，有： 在水平方向上，有：svt 當(dāng)小球與橡皮泥發(fā)生完全非彈性碰撞時(shí)，設(shè)共同速度為v，根據(jù)動量守恒定律，有：mv(Mm)v 小球與橡皮泥一起做平拋運(yùn)動時(shí)，由于高度仍為h，根據(jù)式可知平拋的時(shí)間與小球單獨(dú)做平拋運(yùn)動時(shí)的時(shí)間相等，都為t. 故在水平方向上，有：svt AB間的距離為sss 式聯(lián)立得： 答案：A,動量守恒定律表達(dá)式中各速度必須是相對同一參考系因?yàn)閯恿恐械乃俣扔邢鄬π?，在?yīng)用動量守恒定律列方程時(shí)，應(yīng)注意各物體的速度必須是相對同一參考系的速度若題設(shè)條件中速度不是相對同一參考系的,某人在一只靜止的小船上練習(xí)射擊，船、人和槍(不包含子彈)及船上固定靶的總質(zhì)量為M，子彈質(zhì)量m，槍口到靶的距離為L，子彈射出槍口時(shí)相對于槍口的速率恒定，當(dāng)前一顆子彈陷入靶中時(shí)，隨即發(fā)射后一顆子彈，則在發(fā)射完全部n顆子彈后，小船后退的距離多大？(不計(jì)水的阻力),錯(cuò)解：選船、人、槍及船上固定靶和子彈組成的系統(tǒng)為研究對象，開始時(shí)整個(gè)系統(tǒng)處于靜止，系統(tǒng)所受合外力為0，當(dāng)子彈射向靶的過程中，系統(tǒng)動量守恒，船將向相反的方向移動 當(dāng)?shù)谝活w子彈射向靶的過程中，船向相反的方向運(yùn)動，此時(shí)與船同時(shí)運(yùn)動的物體的總質(zhì)量為M(n1)m，當(dāng)?shù)谝活w子彈射入靶中后，根據(jù)動量守恒，船會停止運(yùn)動，系統(tǒng)與初始狀態(tài)完全相同 當(dāng)?shù)诙w子彈射向靶的過程中，子彈與船重復(fù)剛才的運(yùn)動，直到n顆子彈全部射入靶中，所以在發(fā)射完全部n顆子彈的過程中，小船后退的距離應(yīng)是發(fā)射第一顆子彈的過程中小船后退距離的n倍,設(shè)子彈運(yùn)動方向?yàn)檎较?，在發(fā)射第一顆子彈的過程中小船后退的距離為s，子彈飛行的距離為L，則由動量守恒定律有：mLM(n1)ms0. 解得： 每顆子彈射入靶的過程中，小船后退的距離都必須相同，因