高中物理動量守恒研究歸納提升教案魯科版選修

1、第1章 動量守恒研究動量定理的應(yīng)用1.基本方法(1)對研究對象進(jìn)行全面的受力分析，確定所受外力的總沖量(2)具體分析物理過程，分析所涉及的力的沖量和研究對象初、末狀態(tài)的動量(3)由于動量定理是一個矢量式，解題時必須先規(guī)定正方向再列式求解2動量定理與牛頓定律對于恒力相互作用的問題(如一物體在另一物體表面滑動，有摩擦力作用)，用牛頓定律結(jié)合運(yùn)動學(xué)公式也可解決，但使用動量定理更方便由于動量定理也適用變力作用情況，比牛頓定律更優(yōu)越，因此在解題時應(yīng)優(yōu)先考慮(2012·楊陵檢測)國產(chǎn)水刀超高壓數(shù)控萬能水切割機(jī)以其神奇的切割性能在北京國際展覽中心舉行的第五屆國際機(jī)床展覽會上引起轟動，它能切割40

2、mm厚的鋼板，50 mm厚的大理石等材料水刀就是將普通的水加壓，使其從口徑為0.2 mm的噴嘴中以800 m/s1 000 m/s的速度射出的水射流，我們知道，任何材料，承受的壓強(qiáng)都有一定限度，下表列出了一些材料所能承受的壓強(qiáng)限度.橡膠5×107 Pa花崗石1.2×108 Pa2.6×108 Pa鑄鐵8.8×108 Pa工具鋼6.7×108 Pa設(shè)想有一水刀的水射流橫截面積為S，垂直入射的速度v800 m/s，水射流與材料接觸后，速度為零，且不附著在材料上，水的密度1.0×103 kg/m3，則：(1)推導(dǎo)水刀產(chǎn)生壓強(qiáng)p的表達(dá)式；(2

3、)判斷此水刀不能切割上述材料的哪幾種？【解析】取t時間內(nèi)噴出的水為研究對象，這部分水的質(zhì)量為mSvt，這部分水經(jīng)過時間t后速度都由v變?yōu)榱悖∷畤姵龇较驗(yàn)檎较?，對這部分水由動量定理得Ftm×(0v)，得材料對水的作用力FSv2，由牛頓第三定律可知水對材料的作用力FFSv2由pv2，得水刀產(chǎn)生的壓強(qiáng)p6.4×108 Pa由于此壓強(qiáng)小于表中所列的鑄鐵和工具鋼兩種材料所能承受的壓強(qiáng)限度，所以水刀不能切割鑄鐵和工具鋼【答案】(1)pv2(2)鑄鐵和工具鋼1一質(zhì)量為100 g的小球從0.80 m高處自由下落到一厚軟墊上，若從小球接觸軟墊到小球陷至最低點(diǎn)經(jīng)歷了0.20 s，則這段時間

4、內(nèi)軟墊對小球的沖量為(取g10 m/s2，不計(jì)空氣阻力)()A0.2 N·sB0.4 N·sC0.6 N·s D0.8 N·s【解析】小球落至軟墊時的速度v04 m/s，取豎直向上為正方向，對小球與軟墊作用過程應(yīng)用動量定理得：Imgt0(mv0)，Imgtmv0(0.1×10×0.20.1×4) N·s0.6 N·s，故C正確【答案】C爆炸與碰撞的比較名稱比較項(xiàng)目爆炸碰撞相同點(diǎn)過程特點(diǎn)都是物體間的相互作用突然發(fā)生，相互作用的力為變力，作用時間很短，平均作用力很大，且遠(yuǎn)大于系統(tǒng)所受的外力，所以可以認(rèn)為碰撞、

5、爆炸過程中系統(tǒng)的總動量守恒過程模型由于碰撞、爆炸過程相互作用的時間很短，作用過程中物體的位移很小，一般可忽略不計(jì)，因此可以把作用過程看做一個理想化過程來處理，即作用后物體仍從作用前瞬間的位置以新的動量開始運(yùn)動能量情況都滿足能量守恒，總能量保持不變不同點(diǎn)動能情況有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動能，動能會增加彈性碰撞時動能不變，非彈性碰撞時動能有損失，動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，動能減少假設(shè)一質(zhì)量為m的煙花從地面上A點(diǎn)以速度v豎直上升到最大高度處炸裂為質(zhì)量相等的兩塊，沿水平方向向相反的兩個方向飛出，假設(shè)其中一塊落在距A點(diǎn)距離為s處，不計(jì)空氣阻力，煙花炸裂時消耗的化學(xué)能80%轉(zhuǎn)化為動能求：(1)煙花上升的最大高度；(2)

6、煙花炸裂后其中一塊水平飛出時的速度大?。?3)煙花炸裂時消耗的化學(xué)能【解析】(1)由豎直上拋公式得煙花上升的最大高度h.(2)設(shè)煙花炸裂后其中一塊水平飛出時的速度大小為v1，由平拋運(yùn)動規(guī)律得sv1t，hgt2解得v1.(3)煙花炸裂時動量守恒，有v1v20，解得另一塊的速度為v2v1由能量守恒定律得煙花炸裂時消耗的化學(xué)能Emv.【答案】(1)(2)(3)2(2013·青島二中檢測)向空中發(fā)射一物體，不計(jì)空氣阻力當(dāng)此物體的速度恰好沿水平方向時，物體炸裂成A、B兩塊，若質(zhì)量較大的A塊的速度方向仍沿原來的方向，則()AB的速度方向一定與初速度方向相反B從炸裂到落地的這段時間里，A飛行的水平

7、距離一定比B的大CA、B一定同時到達(dá)水平地面D在炸裂過程中，A、B受到的爆炸力的沖量大小一定相等【解析】物體炸裂過程發(fā)生在物體沿水平方向運(yùn)動時，由于物體在水平方向不受外力，所以沿水平方向動量守恒，根據(jù)動量守恒定律有：(mAmB)vmAvAmBvB.當(dāng)vA與原來速度v同向時，vB可能與vA相反，也可能與vA同向，第二種情況是由vA的大小沒有確定，題目只講A的質(zhì)量較大，但若vA很小，則mAvA還可能小于原動量(mAmB)v，這時，vB的方向會與vA的方向一致，即與原來的運(yùn)動方向相同，所以A不正確；A、B兩塊在水平飛行的同時，豎直方向做自由落體運(yùn)動，即做平拋運(yùn)動，落地時間由t決定，因?yàn)閔相同，所以落

8、地時間一定相等，選項(xiàng)C是正確的；由于水平飛行距離xvt，A、B兩塊炸裂后的速度大小關(guān)系不確定，所以B不正確；根據(jù)牛頓第三定律，A、B所受爆炸力FAFB，力的作用時間相等，所以沖量IFt的大小一定相等，所以D是正確的【答案】CD動量守恒定律的應(yīng)用1.動量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律之一，應(yīng)用動量守恒定律能夠解決很多由牛頓運(yùn)動定律難以解決的問題然而，實(shí)際問題錯綜復(fù)雜，靈活多變，這就要求我們在應(yīng)用動量守恒定律時，應(yīng)特別注意動量守恒定律的“六性”，即條件性、系統(tǒng)性、矢量性、相對性、同時性和普遍性2人船模型問題人船模型問題的特點(diǎn)是：兩個原來靜止的物體相互作用，所受合外力為零解題時應(yīng)注意兩點(diǎn)：(1)

9、處理此類題目的關(guān)鍵是正確地畫出草圖，確定各物體的位移(2)速度和位移都是對同一參考系而言的3多物體構(gòu)成的系統(tǒng)動量守恒問題對于兩個以上的物體組成的物體系，由于物體較多，相互作用的情況也不盡相同，作用過程較為復(fù)雜，雖然仍可對初、末狀態(tài)建立動量守恒的關(guān)系式，但因未知條件過多而無法求解這時往往要根據(jù)作用過程中的不同階段，建立多個動量守恒的方程，或?qū)⑾到y(tǒng)內(nèi)的物體按相互作用的關(guān)系分成幾個小系統(tǒng)，分別建立動量守恒的方程圖11兩只船平行逆向航行，如圖11所示航線鄰近，當(dāng)它們頭尾相齊時，由每一只船上各投質(zhì)量m50 kg的麻袋到對面一只船上去，結(jié)果載重較小的一只船停了下來，另一只船則以v8.5 m/s的速度向原方

10、向航行，設(shè)兩只船及船上的載重量分別為m1500 kg及m21 000 kg，則在交換麻袋前兩只船的速率為多少？(水的阻力不計(jì))【解析】在此問題中，只考慮船在原運(yùn)動方向上的動量特別指出的是，拋出的物體由于慣性的原因，在原運(yùn)動方向上的速度不變選取投出麻袋后小船和從大船投過來的麻袋為系統(tǒng)，并以小船的速度方向?yàn)檎较颍鶕?jù)動量守恒定律有：(m1m)v1mv20，即450v150v20，選取投出麻袋后大船和從小船投過的麻袋為系統(tǒng)有：(m2m)v2mv1m2v，即950v250v11 000×8.5 kg·m/s，選取四個物體為系統(tǒng)有：m1v1m2v2m2v，即500v11 000v21 000×8.5 kg·m/s，聯(lián)立式中的任意兩式解得：v11 m/s，v29 m/s.【答案】1 m/s9 m/s3(2013·山東高考)如圖12所示，光滑水平軌道上放置長板A(上表面粗糙)和滑塊C，滑塊B置于A的左端，三者質(zhì)量分別為mA2 kg、mB1 kg、mC2 kg.開始時C靜止，A、B一起以v05 m/s的速度勻速向右運(yùn)動，A與C發(fā)生碰撞(時間極短)后C向右運(yùn)動，經(jīng)過一段時間，A、B再次達(dá)到共同速度一起向右運(yùn)動，且恰好不再與C發(fā)生碰撞求A與C碰撞后瞬間A的速度大小圖12【解析】因碰撞時間極短，A與C碰撞過程動