動(dòng)量守恒定律典型模型以及其應(yīng)用課件課件

1、關(guān)于動(dòng)量守恒定律的典型模型及其應(yīng)用課件第一張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月動(dòng)量守恒定律的典型應(yīng)用幾個(gè)模型： （一）碰撞中動(dòng)量守恒 （四）子彈打木塊類的問題： （五）人船模型：平均動(dòng)量守恒（二）反沖運(yùn)動(dòng)、爆炸模型(三) 碰撞中彈簧模型第二張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月3.彈性碰撞的規(guī)律兩球發(fā)生彈性碰撞時(shí)應(yīng)滿足動(dòng)量守恒和動(dòng)能守恒以質(zhì)量為m1速度為v1的小球與質(zhì)量為m2的靜止小球發(fā)生正面彈性碰撞為 結(jié)論：(1)當(dāng)兩球質(zhì)量相等時(shí)，兩球碰撞后交換了速度(2)當(dāng)質(zhì)量大的球碰質(zhì)量小的球時(shí)，碰撞后兩球都向前運(yùn)動(dòng)(3)當(dāng)質(zhì)量小的球碰質(zhì)量大的球時(shí)，碰撞后質(zhì)量小的球被反彈回來第三張，PPT共二

2、十四頁，創(chuàng)作于2022年6月完全非彈性碰撞碰撞后系統(tǒng)以相同的速度運(yùn)動(dòng) v1=v2=v動(dòng)量守恒： 動(dòng)能損失為第四張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 解決碰撞問題須同時(shí)遵守的三個(gè)原則: 一. 系統(tǒng)動(dòng)量守恒原則 三. 物理情景可行性原則 例如：追趕碰撞： 碰撞前：碰撞后：在前面運(yùn)動(dòng)的物體的速度一定不小于在后面運(yùn)動(dòng)的物體的速度二. 能量不增加的原則第五張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月【例2】 A、B兩球在光滑水平面上沿同一直線，向同一方向運(yùn)動(dòng)，A 球動(dòng)量為pA5 kgm/s，B球動(dòng)量為pB7 kgm/s，兩球碰后 B球動(dòng)量變?yōu)閜B10 kgm/s，則兩球質(zhì)量關(guān)系可能是() AmAmB

3、 BmA2mB CmB4mA DmB6mA第六張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月解析：由碰撞中動(dòng)量守恒可求得pA2 kgm/s要使A追上B，則必有：vAvB，即 mB1.4mA碰后pA、pB均大于零，表示同向運(yùn)動(dòng)，則應(yīng)有：vBvA即： mB5mA碰撞過程中，動(dòng)能不增加，則 答案：C第七張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（二）反沖運(yùn)動(dòng)、爆炸模型圖113為一空間探測器的示意圖，P1、P2、P3、P4是四個(gè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，P1、P3的連線與空間一固定坐標(biāo)系的x軸平行，P2、P4的連線與y軸平行每臺發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣時(shí)，都能向探測器提供推力，但不會(huì)使探測器轉(zhuǎn)動(dòng)開始時(shí)，探測器相對于坐標(biāo)系以恒定的速率

4、v0沿正x方向平動(dòng)先開動(dòng)P1，使P1在極短的時(shí)間內(nèi)一次性噴出質(zhì)量為m的氣體，氣體噴出時(shí)相對于坐標(biāo)系的速度大小為v.然后開動(dòng)P2，使P2在極短的時(shí)間內(nèi)一次性噴出質(zhì)量為m的氣體，氣體噴出時(shí)相對坐標(biāo)系的速度大小為v.此時(shí)探測器的速度大小為2v0，且方向沿正y方向假設(shè)探測器的總質(zhì)量為M(包括氣體的質(zhì)量)，求每次噴出氣體的質(zhì)量m與探測器總質(zhì)量M的比值和每次噴出氣體的速度v與v0的比值解析：探測器第一次噴出氣體時(shí)，沿x方向動(dòng)量守恒，且探測器速度變?yōu)榱慵碝v0mv第二次噴出氣體時(shí)，沿y方向動(dòng)量守恒：0(M2m)2v0mv解得： ， .答案：4第八張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月碰撞中彈簧模型第九張

5、，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月用輕彈簧相連的質(zhì)量均為2kg的A、B兩物塊都以 的速度在光滑的水平地面上運(yùn)動(dòng)，彈簧處于原長，質(zhì)量為4kg的物體C靜止在前方，如圖3所示，B與C碰撞后二者粘在一起運(yùn)動(dòng)。求：在以后的運(yùn)動(dòng)中 （1）當(dāng)彈簧的彈性勢能最大時(shí)物體A的速度多大？（2）彈性勢能的最大值是多大？（3）A的速度有可能向左嗎？為什么？第十張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）當(dāng)A、B、C三者的速度相等時(shí)彈簧的彈性勢能最大，由于A、B、C三者組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，有（2）B、C碰撞時(shí)B、C組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)碰后瞬間B、C兩者速度為三物塊速度相等為vA時(shí)彈簧的彈性勢能最大為EP，根據(jù)

6、能量守恒第十一張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月由系統(tǒng)動(dòng)量守恒得 設(shè)A的速度方向向左 則 則作用后A、B、C動(dòng)能之和 系統(tǒng)的機(jī)械能 故A不可能向左運(yùn)動(dòng) 第十二張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1.運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：子彈對地在滑動(dòng)摩擦力作用下勻減速直線運(yùn)動(dòng)；木塊在滑動(dòng)摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)。 2.符合的規(guī)律：子彈和木塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒。3.共性特征：一物體在另一物體上，在恒定的阻力作用下相對運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒，E = f 滑d相對（三）子彈打木塊的模型 第十三張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月例1 質(zhì)量為M的木塊靜止在光滑水平面上，一質(zhì)量為速度為的

7、子彈水平射入木塊中，如果子彈所受阻力的大小恒為f，子彈沒有穿出木塊，木塊和子彈的最終速度為 ，在這個(gè)過程中木塊相對地面的位移為 ，子彈相對與地面的位移為 ，子彈相對與木塊的位移為 。第十四張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月解：光滑水平面，子彈與木塊水平方向動(dòng)量守恒 對木塊用動(dòng)能定理 對子彈用動(dòng)能定理 ，得到 觀察方程，等式的左邊表示摩擦力對系統(tǒng)做的功，右邊表示系統(tǒng)動(dòng)能的變化，那么它表示的物理意義是，在不受外力作用下，系統(tǒng)內(nèi)部摩擦力做功（摩擦力與物體相對位移的乘積）等于系統(tǒng)動(dòng)能的變化。這種模型適用條件是，一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面或內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)方向上不受外力，系統(tǒng)動(dòng)量守恒。從能量的觀點(diǎn)

8、看，系統(tǒng)內(nèi)部摩擦力做功（摩擦力與物體相對位移的 第十五張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月 （四）、人船模型例：靜止在水面上的小船長為L，質(zhì)量為M，在船的最右端站有一質(zhì)量為m的人，不計(jì)水的阻力，當(dāng)人從最右端走到最左端的過程中，小船移動(dòng)的距離是多大？SL-S0=MS m（L-S）若開始時(shí)人船一起以某一速度勻速運(yùn)動(dòng)，則還滿足S2/S1=M/m嗎？第十六張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月1、“人船模型”是動(dòng)量守恒定律的拓展應(yīng)用，它把速度和質(zhì)量的關(guān)系推廣到質(zhì)量和位移的關(guān)系。即： m1v1=m2v2 則：m1s1= m2s2 2、此結(jié)論與人在船上行走的速度大小無關(guān)。不論是勻速行走還是變速行

9、走，甚至往返行走，只要人最終到達(dá)船的左端，那么結(jié)論都是相同的。3、人船模型的適用條件是：兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，系統(tǒng)的合動(dòng)量為零。第十七張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月例. 質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為M，長為L的靜止小船的右端，小船的左端靠在岸邊。當(dāng)他向左走到船的左端時(shí)，船左端離岸多遠(yuǎn)？ l2 l1解：先畫出示意圖。人、船系統(tǒng)動(dòng)量守恒，總動(dòng)量始終為零，所以人、船動(dòng)量大小始終相等。從圖中可以看出，人、船的位移大小之和等于L。設(shè)人、船位移大小分別為l1、l2 ，則：mv1=Mv2，兩邊同乘時(shí)間t，ml1=Ml2，而l 1+l 2=L， 應(yīng)該注意到：此結(jié)論與人在船上行走的速度大小無關(guān)。不論

10、是勻速行走還是變速行走，甚至往返行走，只要人最終到達(dá)船的左端，那么結(jié)論都是相同的。第十八張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月類碰撞中繩模型如圖所示，光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量相等的物體，其間用一不可伸長的細(xì)繩相連，開始B靜止，A具有（規(guī)定向右為正）的動(dòng)量，開始繩松弛，那么在繩拉緊的過程中，A、B動(dòng)量變化可能是（ ）第十九張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月如圖所示，質(zhì)量為M=4kg的平板車靜止在光滑水平面上，其左端固定著一根輕彈，質(zhì)量為m=1kg的小物體以水平速度v0=5m/s從平板車右端滑上車，相對于平板車向左滑動(dòng)了L=1m后把彈簧壓縮到最短，然后又相對于平板車向右滑動(dòng)到最右端而與之保持相對靜止。求 （1）小物體與平板車間的動(dòng)摩擦因數(shù)； （2）這過程中彈性勢能的最大值。Mmv0第二十張，PPT共二十四頁，創(chuàng)作于2022年6月.在光滑水平地面上放有一質(zhì)量為M帶光滑弧形槽的小車，一個(gè)質(zhì)量為m的小鐵塊以速度v沿水平槽口滑去，如圖所示，求： (1)鐵塊能滑至弧形槽內(nèi)的最大高度H；此刻小車速度(設(shè)m不會(huì)從左端滑離M) ；(2) 小車的最大速度(3)若M=m，則鐵塊從右端脫離小車后將作什么運(yùn)動(dòng)? (1)