動(dòng)量守恒定律的案例分析-完整版獲獎(jiǎng)?wù)n件

1、1.3 動(dòng)量守恒定律的案例分析1.進(jìn)一步理解動(dòng)量守恒定律的含義，熟練掌握應(yīng)用動(dòng)量守 恒定律解決問(wèn)題的方法步驟。2.了解反沖現(xiàn)象和火箭的工作原理。 學(xué)習(xí)目標(biāo)定位知識(shí)儲(chǔ)備區(qū)2相反方向知識(shí)鏈接新知呈現(xiàn)3反沖 向下 反沖1m1v1m2v2m1v1m2v2 (1)同一 (3)系統(tǒng)學(xué)習(xí)探究區(qū)一、反沖現(xiàn)象的特點(diǎn)及應(yīng)用二、人船模型的特點(diǎn)及應(yīng)用三、分析碰碰車(chē)的碰撞(臨界問(wèn)題分析)一、反沖現(xiàn)象的特點(diǎn)及應(yīng)用問(wèn)題設(shè)計(jì)用手拿著球擠壓一彈簧，當(dāng)兩手同時(shí)松開(kāi)時(shí)，我們會(huì)看到球被彈出，同時(shí)彈簧也被彈出，試分析彈簧被彈出的原因？答案由于力的作用是相互的，球?qū)椈捎幸环醋饔昧?，使彈簧出現(xiàn)反沖現(xiàn)象。要點(diǎn)提煉1反沖現(xiàn)象的特點(diǎn)及遵循的規(guī)

2、律(1)反沖現(xiàn)象的特點(diǎn)：反沖現(xiàn)象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。(2)反沖現(xiàn)象過(guò)程中一般滿足：系統(tǒng)不受外力或所受外力 ；系統(tǒng)雖然受到外力作用，但內(nèi)力 外力；系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零，但系統(tǒng)在某一方向上不受外力或 。所以反沖現(xiàn)象遵循 定律。之和為零遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力在該方向上的分力之和為零動(dòng)量守恒2討論反沖現(xiàn)象應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題(1)速度的反向性對(duì)于原來(lái)靜止的整體，拋出部分具有速度時(shí)，剩余部分的反沖是相對(duì)于拋出部分來(lái)說(shuō)的，兩者運(yùn)動(dòng)方向必然 。(2)速度的相對(duì)性反沖現(xiàn)象中存在相互作用的物體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，已知條件中告知的常常是物體的相對(duì)速度，在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，應(yīng)將相對(duì)速度轉(zhuǎn)換為 速度

3、。相反對(duì)地例1 反沖小車(chē)放在水平玻璃上，點(diǎn)燃酒精，水蒸氣將橡皮塞水平噴出，小車(chē)沿相反方向運(yùn)動(dòng)。如果小車(chē)的總質(zhì)量是M3 kg，水平噴出的橡皮塞的質(zhì)量是m0.1 kg。(1)若橡皮塞噴出時(shí)獲得水平速度v2.9 m/s，求小車(chē)的反沖速度。解析小車(chē)和橡皮塞組成的系統(tǒng)所受外力之和為零，系統(tǒng)總動(dòng)量為零。根據(jù)動(dòng)量守恒定律，mv(Mm)v0負(fù)號(hào)表示小車(chē)運(yùn)動(dòng)方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向相反，反沖速度大小是0.1 m/s。答案0.1 m/s，方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向相反(2)若橡皮塞噴出時(shí)速度大小不變，方向與水平方向成60角，小車(chē)的反沖速度又是如何？解析小車(chē)和橡皮塞組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒。mvcos 60(Mm) v

4、0負(fù)號(hào)表示小車(chē)運(yùn)動(dòng)方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向相反，反沖速度大小是0.05 m/s。答案0.05 m/s，方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向相反例2 設(shè)火箭發(fā)射前的總質(zhì)量是M，燃料燃盡后的質(zhì)量為m，火箭燃?xì)獾膰娚渌俣葹関，求燃料燃盡后火箭的飛行速度v。答案在火箭發(fā)射過(guò)程中，由于內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，所以動(dòng)量守恒。取火箭的速度方向?yàn)檎较?，發(fā)射前火箭的總動(dòng)量為0，發(fā)射后的總動(dòng)量為mv(Mm)v則由動(dòng)量守恒定律得mv(Mm)v0所以返回二、人船模型的特點(diǎn)及應(yīng)用例3 如圖1所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為M的小船停在靜水中，質(zhì)量為m的人從靜止開(kāi)始從船頭走到船尾，不計(jì)水的阻力，求船和人對(duì)地面的位移各為多少？圖1解析設(shè)任一時(shí)刻人與船速度大

5、小分別為v1、v2，作用前都靜止。因整個(gè)過(guò)程中動(dòng)量守恒，所以有mv1Mv2而整個(gè)過(guò)程中的平均速度大小為 則有稱為平均動(dòng)量守恒。兩邊乘以時(shí)間t有 即ms1Ms2。且s1s2L，可求出答案要點(diǎn)提煉人船模型的特點(diǎn)1兩物體滿足動(dòng)量守恒定律：2運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：人動(dòng)船 ，人靜船 ，人快船快，人慢船慢，人左船 ；人船位移比等于它們質(zhì)量的 ；人船平均速度(瞬時(shí)速度)比等于它們質(zhì)量的 ，即3應(yīng)用此關(guān)系時(shí)要注意一個(gè)問(wèn)題：公式中v、 和s一般都是相對(duì) 而言的。靜動(dòng)右反比反比地面返回三、分析碰碰車(chē)的碰撞(臨界問(wèn)題分析)例4如圖2所示，甲、乙兩小孩各乘一輛冰車(chē)在水平冰面上游戲。甲和他的冰車(chē)總質(zhì)量共為30 kg，乙和他的冰車(chē)總

6、質(zhì)量也是30 kg.游戲時(shí)，甲推著一個(gè)質(zhì)量為15 kg的箱子和他一起以2 m/s的速度滑行，乙以同樣大小的速度迎面滑來(lái)。為了避免相撞，甲突然將箱子沿冰面推給乙，箱子滑到乙處，乙迅速抓住。若不計(jì)冰面摩擦，求甲至少以多大速度(相對(duì)地面)將箱子推出，才能避免與乙相撞。圖2解析要想剛好避免相撞，要求乙抓住箱子后與甲的速度正好相等，設(shè)甲推出箱子后的速度為v1，箱子的速度為v，乙抓住箱子后的速度為v2。對(duì)甲和箱子，推箱子前后動(dòng)量守恒，以初速度方向?yàn)檎?，由?dòng)量守恒定律得(Mm)v0mvMv1對(duì)乙和箱子，抓住箱子前后動(dòng)量守恒，以箱子初速度方向?yàn)檎?，由?dòng)量守恒定律mvMv0(mM)v2剛好不相撞的條件是v1v2

7、聯(lián)立以上三式并代入數(shù)值解得v5.2 m/s，方向與甲和箱子的初速度方向相同。答案5.2 m/s，方向與甲和箱子的初速度方向相同要點(diǎn)提煉在動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用中，常常會(huì)遇到相互作用的兩物體相距最近、避免相碰和物體開(kāi)始反向運(yùn)動(dòng)等臨界問(wèn)題。分析臨界問(wèn)題的關(guān)鍵是尋找臨界條件。臨界條件常常表現(xiàn)為兩物體的相對(duì)速度關(guān)系與相對(duì)位移關(guān)系，如相距最近、避免相碰時(shí)兩物體的速度應(yīng)恰好相等。返回自我檢測(cè)區(qū)12341假設(shè)一個(gè)人靜止于完全光滑的水平冰面上，現(xiàn)欲離開(kāi)冰面，下列方法中可行的是()A向后踢腿 B手臂向后甩C在冰面上滾動(dòng) D脫下外衣水平拋出1234解析向后踢腿和手臂向后甩，都是人體間的內(nèi)力，不會(huì)使人前進(jìn)，故選項(xiàng)A、B

8、錯(cuò)誤。在光滑冰面上由于不存在摩擦力，故無(wú)法完成滾動(dòng)動(dòng)作，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。而拋出外衣能獲得反方向的速度，故可滑離冰面，選項(xiàng)D正確。答案D12342如圖3所示，設(shè)車(chē)廂長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為M，靜止在光滑的水平面上，車(chē)廂內(nèi)有一質(zhì)量為m的物體以初速度v0向右運(yùn)動(dòng)，與車(chē)廂壁來(lái)回碰撞n次后，靜止在車(chē)廂中，這時(shí)車(chē)廂的速度是()Av0，水平向右 B01234解析由動(dòng)量守恒，mv0(Mm)v得v 方向與v0方向相同。圖3C3一個(gè)不穩(wěn)定的原子核，質(zhì)量為M，處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)它以速度v釋放出一個(gè)質(zhì)量為m的粒子后，原子核剩余部分的速度多大？1234解析不穩(wěn)定的原子核放出粒子的過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒設(shè)原子核剩余部分的速度為v，以此速度方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒知(Mm)vmv0，解得v ，即原子核剩余部分的速度為 。答案 4.如圖4所示，載人氣球原來(lái)靜止在空中，與地面距離為h，已知人的質(zhì)量為m，氣球的質(zhì)量