高中物理 1.4 動量守恒定律的應(yīng)用(第2課時)課件 教科版選修3-5 .ppt
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,,第一章 碰撞與動量守恒,1.3 動量守恒定律的應(yīng)用 第二課時,1.進一步理解動量守恒定律的含義,理解動量守恒定律的系統(tǒng)性、相對性、矢量性和獨立性. 2.進一步熟練掌握應(yīng)用動量守恒定律解決問題的方法步驟.,學(xué)習(xí)目標定位,,,,,學(xué)習(xí)探究區(qū),一、把握守恒條件,合理選取系統(tǒng),二、認真分析物理過程,合理選擇初末狀態(tài),三、動量守恒定律應(yīng)用中的臨界問題分析,一、把握守恒條件,合理選取系統(tǒng),1.動量守恒定律成立的條件: (1)系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零; (2)系統(tǒng)在某一方向上不受外力或所受外力的合力為零; (3)系統(tǒng)的內(nèi)力遠大于外力. 2.動量守恒定律的研究對象是系統(tǒng).選擇多個物體組成的系統(tǒng)時,必須對此系統(tǒng)進行受力分析,分清內(nèi)力與外力,然后判斷是否符合動量守恒的條件.,例1 質(zhì)量為M和m0的滑塊用輕彈簧連接,以恒定速度v沿光滑水平面運動,與位于正對面的質(zhì)量為m的靜止滑塊發(fā)生碰撞,如圖1所示,碰撞時間極短,在此過程中,下列說法正確的是( ),圖1,A.M、m0、m速度均發(fā)生變化,碰后分別為v1、v2、v3, 且滿足(M+m0)v=Mv1+mv2+m0v3 B.m0的速度不變,M和m的速度變?yōu)関1和v2,且滿足Mv =Mv1+mv2 C.m0的速度不變,M和m的速度都變?yōu)関′,且滿足Mv =(M+m)v′ D.M、m0、m速度均發(fā)生變化,M和m0的速度都變?yōu)関1, m的速度變?yōu)関2,且滿足(M+m0)v=(M+m0)v1+mv2,解析 M和m碰撞時間極短,在極短的時間內(nèi)彈簧形變極小,可忽略不計,因而m0在水平方向上沒有受到外力作用,動量不變(速度不變),可以認為碰撞過程中m0沒有參與,只涉及M和m,由于水平面光滑,彈簧形變極小,所以M和m組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒,兩者碰撞后可能具有共同速度,也可能分開,所以只有B、C正確. 答案 BC,例2 如圖2所示,一輛沙車的總質(zhì)量為M, 靜止于光滑的水平面上.一個質(zhì)量為m的物 體A以速度v落入沙車中,v與水平方向成 θ角,求物體落入砂車后車的速度v′.,圖2,解析 物體和沙車作用時總動量不守恒,而水平面光滑,系統(tǒng)在水平方向上動量守恒, 即mvcos θ=(M+m)v′,得v′=mvcos θ/(M+m). 答案 mvcos θ/(M+m),二、認真分析物理過程,合理選擇初末狀態(tài),對于由多個物體組成的系統(tǒng),由于物體較多,作用過程較為復(fù)雜,這時往往要根據(jù)作用過程中的不同階段,將系統(tǒng)內(nèi)的物體按作用的關(guān)系分成幾個小系統(tǒng),對不同階段、不同的小系統(tǒng)準確選取初、末狀態(tài),分別列動量守恒定律方程求解.,例3 兩塊厚度相同的木塊A和B,緊 靠著放在光滑的水平面上,其質(zhì)量分 別為mA=0.5 kg,mB=0.3 kg,它們的 下底面光滑,上表面粗糙;另有一質(zhì)量mC=0.1 kg的滑塊C(可視為質(zhì)點),以vC=25 m/s的速度恰好水平地滑到A的上表面,如圖3所示,由于摩擦,滑塊最后停在木塊B上,B和C的共同速度為3.0 m/s,求:,圖3,(1)木塊A的最終速度vA;,解析 這是一個由A、B、C三個物體組成的系統(tǒng),以該系統(tǒng)為研究對象,當(dāng)C在A、B上滑動時,A、B、C三個物體間存在相互作用,但在水平方向不存在其他外力作用,因此系統(tǒng)的動量守恒.,(1)當(dāng)C滑上A后,由于有摩擦力作用,其將帶動A和B一起運動,直到C滑上B后,A、B兩木塊分離,分離時木塊A的速度為vA.最后C相對靜止在B上,與B以共同速度vB=3.0 m/s運動,由動量守恒定律有:mCvC=mAvA+(mB+mC)vB.,所以vA= = m/s=2.6 m/s. 方向與vC相同 答案 2.6 m/s,方向與vC相同,(2)滑塊C離開A時的速度vC′.,解析 C離開A時的速度為vC′,B與A的速度同為vA,我們再以B、C為系統(tǒng),C滑上B后與A分離,C、B系統(tǒng)水平方向動量守恒.由動量守恒定律有: mBvA+mCvC′=(mB+mC)vB,所以vC′= = m/s=4.2 m/s. 方向與vC相同 答案4.2 m/s,方向與vC相同,返回,三、動量守恒定律應(yīng)用中的臨界問題分析,在動量守恒定律的應(yīng)用中,常常會遇到相互作用的兩物體相距最近、避免相碰和物體開始反向運動等臨界問題.分析臨界問題的關(guān)鍵是尋找臨界狀態(tài),臨界狀態(tài)的出現(xiàn)是有條件的,這個條件就是臨界條件.臨界條件往往表現(xiàn)為某個(或某些)物理量的特定取值.在與動量相關(guān)的臨界問題中,臨界條件常常表現(xiàn)為兩物體的相對速度關(guān)系與相對位移關(guān)系,這些特定關(guān)系的判斷是求解這類問題的關(guān)鍵.,例4 如圖4所示,甲、乙兩小孩各乘一輛冰 車在水平冰面上游戲.甲和他的冰車總質(zhì)量 共為30 kg,乙和他的冰車總質(zhì)量也是30 kg. 游戲時,甲推著一個質(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.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.若不計冰面摩擦,求甲至少以多大速度(相對地)將箱子推出,才能避免與乙相撞.,圖4,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. 對甲和箱子,推箱子前后動量守恒,以初速度方向為正,由動量守恒定律得(M+m)v0=mv+Mv1 對乙和箱子,抓住箱子前后動量守恒,以箱子初速度方向為正,由動量守恒定律mv-Mv0=(m+M)v2,剛好不相撞的條件是v1=v2 聯(lián)立以上三式解得v=5.2 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,返回,,,,自我檢測區(qū),1,2,3,4,1,2,3,4,1.如圖5所示,設(shè)車廂長為L,質(zhì)量為M, 靜止在光滑的水平面上,車廂內(nèi)有一質(zhì) 量為m的物體以初速度v0向右運動,與 車廂壁來回碰撞n次后,靜止在車廂中,這時車廂的速度是( ),圖5,A.v0,水平向右 B.0 C. ,水平向右 D. ,水平向左,1,2,3,4,解析 由動量守恒定律得, mv0=(M+m)v得v= ,方向與v0方向相同. 答案 C,1,2,3,4,2.質(zhì)量為1 kg的物體在離地面高5 m處自由下落,正好落在以5 m/s的速度沿光滑水平面勻速行駛的裝有沙子的小車中,車和沙子的總質(zhì)量為4 kg,當(dāng)物體與小車相對靜止后,小車的速度為( ) A.3 m/s B.4 m/s C.5 m/s D.6 m/s,解析 物體落入小車中,系統(tǒng)水平方向動量守恒,由(M+m)v=Mv0可得小車最終速度v= =4 m/s.,B,1,2,3,4,3.如圖6所示,小車放在光滑的水平面上, 將系著繩的小球拉開到一定的角度,然后 同時放開小球和小車,那么在以后的過程 中( ) A.小球向左擺動時,小車也向左運動,且系統(tǒng)動量守恒 B.小球向左擺動時,小車向右運動,且系統(tǒng)動量守恒,圖6,1,2,3,4,C.小球向左擺到最高點,小球的速度為零而小車的速度不為零 D.在任意時刻,小球和小車在水平方向上的動量一定大小相等、 方向相反,解析 以小球和小車組成的系統(tǒng)為研究對象,在水平方向上不受力的作用,所以系統(tǒng)的動量在水平方向上始終守恒.由于初始狀態(tài)小車與小球均靜止,所以小球與小車在水平方向上的動量要么都為零要么大小相等,方向相反,所以A、C錯,B、D對. 答案 BD,1,2,3,4,4.質(zhì)量為M=2 kg的小平板車靜止在光滑水 平面上,車的一端靜止著質(zhì)量為mA=2 kg 的物體A(可視為質(zhì)點),如圖7所示,一顆 質(zhì)量為mB=20 g的子彈以600 m/s的水平速度射穿A后,速度變?yōu)?00 m/s,最后物體A仍靜止在車上,若物體A與小車間的動摩擦因數(shù)μ=0.5,取g=10 m/s2,求平板車最后的速度是多大.,圖7,1,2,3,4,解析 子彈射穿A后,A在水平方向獲得一個速度vA,最后當(dāng)A相對平板車靜止時,它們的共同速度為v. 子彈射穿A的過程極短,因此平板車對A的摩擦力、子彈的重力作用可略去,即認為子彈和A組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒,同時,由于作用時間極短,可認為A的位置沒有發(fā)生變化,設(shè)子彈射穿A后的速度為v′, 由動量守恒定律有mBv0=mBv′+mAvA,,1,2,3,4,得vA= = m/s=5 m/s A獲得速度vA相對平板車滑動,由于A與平板車間有摩擦,最后A相對平板車靜止,以共同速度v運動,對于A與平板車組成的系統(tǒng),水平方向動量守恒,因此有:mAvA=(mA+M)v,所以v= = m/s=2.5 m/s. 答案 2.5 m/s,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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