高中物理魯科版選擇性必修第一冊課件 習(xí)題課 動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用公開課一等獎(jiǎng)?wù)n件省賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

習(xí)題課:動(dòng)量守恒定律應(yīng)用(一)第1章2023第1頁課堂篇探究學(xué)習(xí)第2頁探究一動(dòng)量守恒條件擴(kuò)展應(yīng)用情境探究如圖所示,一輛沙車總質(zhì)量為m0,靜止于光滑水平面上。一種質(zhì)量為m物體A以速度v落入沙車中,v與水平方向成θ角,請思考:假如把沙車和物體A看作一種系統(tǒng),那么系統(tǒng)動(dòng)量守恒嗎?物體落入沙車后車速度v'是多少?重點(diǎn)提醒

物體和沙車作用時(shí)總動(dòng)量不守恒,而水平面光滑,系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒,即mvcos

θ=(m0+m)v',得v'=,方向與v水平分量方向相同。第3頁知識歸納動(dòng)量守恒定律成立條件(1)系統(tǒng)不受外力作用,這是一種抱負(fù)化情形,如宇宙中兩星球碰撞,微觀粒子間碰撞都可視為這種情形。(2)系統(tǒng)受外力作用,但所受合外力為零。像光滑水平面上兩物體碰撞就是這種情形。第4頁(3)系統(tǒng)受外力作用,但外力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不大于系統(tǒng)內(nèi)各物體間內(nèi)力時(shí),系統(tǒng)總動(dòng)量近似守恒。例如1,拋出去手榴彈在空中爆炸瞬間,彈片所受火藥爆炸時(shí)內(nèi)力遠(yuǎn)大于其重力,重力完全能夠忽視不計(jì),系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒。例如2,反沖運(yùn)動(dòng)中,物體各部分之間內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力,系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒。(4)系統(tǒng)受外力作用,所受合外力不為零,但在某一方向上合外力為零,則系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒。第5頁典例剖析例題1一彈丸在飛行到距離地面5m高時(shí)僅有水平速度v0=2m/s,爆炸成為甲、乙兩塊水平飛出,甲、乙質(zhì)量比為3∶1。不計(jì)質(zhì)量損失,重力加速度g取10m/s2。則下列圖中兩塊彈片飛行軌跡也許正確是(

)第6頁答案

B第7頁規(guī)律辦法

互相作用兩個(gè)物體在x軸方向動(dòng)量守恒問題處理思緒(1)選用研究對象:互相作用兩個(gè)物體。(2)判斷系統(tǒng)在x軸上動(dòng)量是否守恒:在x軸方向上合外力為零。(3)列出x軸上動(dòng)量守恒方程:m1v1x+m2v2x=m1v1x'+m2v2x',其中v1x、v2x、v1x'、v2x'為物體在x軸上分速度。第8頁變式訓(xùn)練1(多項(xiàng)選擇)如圖所示,在光滑水平面上有一靜止斜面,斜面光滑,現(xiàn)有一種小球從斜面頂點(diǎn)由靜止釋放,在小球下滑過程中,下列說法正確是(

)A.斜面和小球組成系統(tǒng)動(dòng)量守恒B.斜面和小球組成系統(tǒng)僅在水平方向上動(dòng)量守恒C.斜面向右運(yùn)動(dòng)D.斜面靜止不動(dòng)第9頁解析

小球和斜面組成系統(tǒng)在水平方向上不受外力作用,故水平方向動(dòng)量守恒。小球下滑時(shí),對地有向下加速度,即系統(tǒng)存在向下加速度,故系統(tǒng)豎直方向上所受合外力不為零,合外力向下,因此不能說系統(tǒng)動(dòng)量守恒。答案

BC第10頁變式訓(xùn)練2如圖所示,質(zhì)量為M車(包括物),以速度v在光滑水平面上勻速運(yùn)動(dòng),質(zhì)量為m物體被向車后方以仰角θ方向相對地大小為v'速度拋出。求拋出物體后車速度為多少?第11頁解析

在拋出物體瞬間,豎直方向合外力即重力不為零,故總動(dòng)量不守恒,但物體與車在水平方向上合外力為零,因此水平方向動(dòng)量守恒。設(shè)車速v方向?yàn)檎较?由動(dòng)量守恒定律Mv=-mv'cos

θ+(M-m)v1。第12頁探究二反沖運(yùn)動(dòng)典型應(yīng)用——人船模型情境探究(1)兩位同窗在公園里劃船,當(dāng)小船離碼頭大約1.5m時(shí),有一位同窗心想:自己在體育課上立定跳遠(yuǎn)成績從未低過2m,跳到岸上絕對沒有問題,于是她縱身一躍,卻掉在水里,她為何不能如她想那樣跳上岸呢?(不計(jì)水阻力)第13頁重點(diǎn)提醒

由于她起跳時(shí)和船互相作用,給船一種向后作用力,船后退,這樣她相對于岸速度就不大于起跳時(shí)相對于船速度,因此會掉進(jìn)水里。第14頁(2)人在漂浮在水面上小船上行走,小船同步向相反方向運(yùn)動(dòng),把這個(gè)情景抽象成模型,如圖所示:長為l、質(zhì)量為m0小船停在靜水中,一種質(zhì)量為m人立在船頭,若不計(jì)水阻力,當(dāng)人從船頭走到船尾過程中,船和人相對地面位移各是多大?第15頁重點(diǎn)提醒

選人和船組成系統(tǒng)為研究對象,由于人從船頭走到船尾過程中,系統(tǒng)動(dòng)量守恒,人起步前系統(tǒng)總動(dòng)量為0,當(dāng)人加速前進(jìn)時(shí),船加速后退,人停下時(shí),船也停下來。設(shè)某一時(shí)刻人速度為vm,船速度為vm0,根據(jù)動(dòng)由于在人從船頭走到船尾整個(gè)過程中,每一時(shí)刻系統(tǒng)都滿足動(dòng)量守恒定律,因此每一時(shí)刻人速度與船速度之比都與它們質(zhì)量之比成反比,從而能夠判斷,在人從船頭走到船尾過程中,人位移xm與船位移xm0之第16頁第17頁知識歸納1.“人船模型”問題特性兩個(gè)本來靜止物體發(fā)生互相作用時(shí),若所受外力矢量和為零,則動(dòng)量守恒。在互相作用過程中,任一時(shí)刻兩物體速度大小之比等于質(zhì)量反比。這樣問題歸為“人船模型”問題。第18頁

第19頁(3)適用條件:①系統(tǒng)由兩個(gè)物體組成且互相作用前靜止,系統(tǒng)總動(dòng)量守恒且為0。②在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)過程中最少有一種方向動(dòng)量守恒,注意兩物體位移是相對同一參照系位移?！叭舜Ｐ汀眴栴}中,兩物體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是人走船行、人停船停、人快船快、人慢船慢。第20頁典例剖析例題2有一只小船停在靜水中,船上一人從船頭走到船尾。假如人質(zhì)量m=60kg,船質(zhì)量m0=120kg,船長為l=3m,則船在水中移動(dòng)距離是多少?水阻力不計(jì)。第21頁答案

1m第22頁規(guī)律辦法

“人船模型”規(guī)律(1)“人”走“船”走,“人”?！按蓖?。第23頁變式訓(xùn)練3載人氣球靜止于高h(yuǎn)空中,氣球質(zhì)量為m0,人質(zhì)量為m,若人沿繩梯滑至地面,則繩梯最少為多長?解析

氣球和人本來靜止在空中,說明系統(tǒng)所受合外力為零,故系統(tǒng)在人下滑過程中動(dòng)量守恒,人著地時(shí)繩梯最少應(yīng)接觸地面,設(shè)繩梯長為l,人沿繩梯滑至地面人位移為x人,氣球位移為x球,它們位移關(guān)系如圖所示,由動(dòng)量守恒有0=m0x球-mx人,又有x球+x人=l,x人=h,第24頁當(dāng)堂檢測1.(多項(xiàng)選擇)如圖所示,小車靜止放在光滑水平面上,將系著輕繩小球拉開一定角度,然后同步放開小球和小車,不計(jì)空氣阻力,那么在后來過程中(

)A.小球向左擺動(dòng)時(shí),小車也向左運(yùn)動(dòng),且系統(tǒng)動(dòng)量守恒B.小球向左擺動(dòng)時(shí),小車向右運(yùn)動(dòng),且系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒C.小球向左擺到最高點(diǎn),小球速度為零而小車速度不為零D.在任意時(shí)刻,小球和小車在水平方向上動(dòng)量一定大小相等、方向相反(或者都為零)第25頁解析

以小球和小車組成系統(tǒng)為研究對象,在水平方向上不受外力作用,因此系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒。由于初始狀態(tài)小球與小車均靜止,因此小球與小車在水平方向上動(dòng)量要么都為零,要么大小相等、方向相反,因此A、C錯(cuò),B、D對。答案

BD第26頁2.有一種質(zhì)量為3m爆竹斜向上拋出,達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)速度大小為v0、方向水平向東,在最高點(diǎn)爆炸成質(zhì)量不等兩塊,其中一塊質(zhì)量為2m,速度大小為v,方向水平向東,則另一塊速度是(

)A.3v0-v B.2v0-3vC.3v0-2v D.2v0+v解析

在最高點(diǎn),爆竹水平方向動(dòng)量守恒,以水平向東為正方向,由動(dòng)量守恒定律可知,3mv0=2mv+mv',可得另一塊速度為v'=3v0-2v,故C正確。答案

C第27頁3.如圖所示,一光滑地面上有一質(zhì)量為m0足夠長木板AB,一質(zhì)量為m人站在木板A端,有關(guān)人由靜止開始運(yùn)動(dòng)到木板B端(M、N表達(dá)地面上原A、B對應(yīng)點(diǎn)),下列圖示正確是(

)第28頁解析

根據(jù)動(dòng)量守恒定律,m0、m系統(tǒng)動(dòng)量守恒,對于題中“人船模型”,各自對地位移為xm0、xm,且有m0xm0=mxm,xm0+xm=l板長(有時(shí)也稱為平均動(dòng)量守恒),以M點(diǎn)為參照,人向右運(yùn)動(dòng),木板向左運(yùn)動(dòng),D圖是正確。答案

D第29頁4.(2023安徽淮南一中期中)如圖所示,設(shè)質(zhì)量為M導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)到空中最高點(diǎn)時(shí)速度為v0,突然炸成兩塊,質(zhì)量為m一塊以速度v沿v0方向飛去,不計(jì)空氣阻力,則另一塊(

)A.一定沿v0方向飛去B.一定沿v0反方向飛去C.也許做自由落體運(yùn)動(dòng)D.一定做自由落體運(yùn)動(dòng)第30頁解析

以整個(gè)導(dǎo)彈為研究對象,取v0方向?yàn)檎较?。根?jù)爆炸瞬間系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒,有Mv0=(M-m)v'+mv,則得另一塊速度為v'=。若v'>0,說明另一塊沿v0方向飛去;若v'<0,說明另一塊沿v0反方向飛去;若Mv0=mv,即v'=0,說明另一塊做自由落體運(yùn)動(dòng),故選C。答案

C第31頁5.