2018-2019版高中物理第1章碰撞与动量守恒1.3课时1分析碰碰车的碰撞探究未知粒子的性质课件沪科版选修3-5.ppt

课时1分析碰碰车的碰撞探究未知粒子的性质,第1章1.3动量守恒定律的案例分析,学习目标1.进一步理解动量守恒的含义，熟练掌握应用动量守恒定律解决问题的方法和步骤.2.会分析碰撞中的临界问题.,内容索引,题型探究重点难点各个击破,达标检测当堂检测巩固反馈,题型探究,分析临界问题的关键是寻找临界状态，在动量守恒定律的应用中，常常出现相互作用的两物体相距最近、避免相碰和物体开始反向等临界状态，其临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系，这些特定关系的判断是求解这类问题的关键.,一、分析碰碰车的碰撞(临界问题分析),例1如图1所示，甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏.甲和他的冰车的总质量与乙和他的冰车的总质量都为M30kg.游戏时，甲推着一个质量为m15kg的箱子和他一起以v02m/s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来.,图1,(1)若甲和乙迎面相撞，碰撞后两车以共同的速度运动，求碰撞后两车的共同速度.,答案,解析,答案0.4m/s，方向与甲车初速度方向相同,解析选择甲整体、箱子、乙整体组成的系统为研究对象，由动量守恒定律得：(Mm)v0Mv0(2Mm)v解得v0.4m/s，方向与甲车初速度方向相同.,(2)为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处，乙迅速抓住.若不计冰面摩擦，求甲至少以多大的速度(相对地面)将箱子推出，才能避免与乙地相撞.,答案,解析,答案5.2m/s，方向与甲车的初速度方向相同,解析要想刚好避免相撞，要求乙抓住箱子后与甲的速度正好相等，设甲推出箱子后的速度为v1，箱子的速度为v，乙抓住箱子后的速度为v2.对甲和箱子，推箱子前后动量守恒，以初速度方向为正方向，由动量守恒定律得(Mm)v0mvMv1对乙和箱子，抓住箱子的前后动量守恒，以箱子初速度方向为正方向，由动量守恒定律得mvMv0(mM)v2刚好不相撞的条件是v1v2联立以上三式并代入数值解得v5.2m/s，方向与甲车的初速度方向相同.,动量守恒定律不仅适用于宏观领域也适用于微观领域.为了探究未知粒子的性质，物理学家常用加速后的带电粒子去轰击它们，这时常要运用动量守恒定律.,二、探究未知粒子的性质,例2用粒子轰击静止氮原子核(N)的实验中，假设某次碰撞恰好发生在同一条直线上.已知粒子的质量为4m0，轰击前的速度为v0，轰击后，产生一个质量为17m0的氧核速度大小为v1，方向与v0相同，且v1，同时产生质量为m0的质子，求质子的速度大小和方向.,答案,解析,答案4v017v1方向与v0的方向同向,解析设产生的质子的速度为v2，由动量守恒定律得：4m0v017m0v1m0v2；解得：v24v017v1，,即质子飞出的方向与v0的方向同向.,针对训练(多选)一个质子以1.0107m/s的速度撞入一个静止的铝原子核后被俘获，铝原子核变为硅原子核，已知铝核的质量是质子的27倍，硅核的质量是质子的28倍，则下列判断中正确的是A.硅原子核速度的数量级为107m/sB.硅原子核速度的数量级为105m/sC.硅原子核速度方向跟质子的初速度方向一致D.硅原子核速度方向跟质子的初速度方向相反,答案,解析,解析铝原子核俘获质子的过程动量守恒，由动量守恒定律得，mv28mv,故数量级为105m/s，方向跟质子的初速度方向一致，B、C正确.,达标检测,1.(临界问题分析)(多选)如图2所示，长木板B质量m13.0kg，在其右端放一个质量m21.0kg的小木块A.现以光滑地面为参考系，给A和B以大小均为4.0m/s、方向相反的初速度，使A开始向左运动，B开始向右运动，最后A没有滑离B.站在地面的观察者看到在一段时间内小木块A正在做加速运动，则在这段时间内的某时刻木板对地面的速度大小可能是A.1.8m/sB.2.4m/sC.2.6m/sD.3.0m/s,图2,答案,解析,1,2,解析以A、B组成的系统为研究对象，系统动量守恒，取水平向右为正方向，从A开始运动到A的速度为零时，由动量守恒定律定得：(m1m2)v0m1vB1，代入数据解得：vB12.67m/s，从开始运动到A、B速度相同时，取水平向右为正方向，由动量守恒定律得：(m1m2)v0(m1m2)vB2，代入数据解得：vB22m/s，则在木块A正在做加速运动的时间内B的速度范围为：2m/svB2.67m/s.故选B、C.,1,2,2.(临界问题分析)将两个完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上，水平面光滑.开始时甲车速度大小为3m/s，方向向右，乙车速度大小为2m/s，方向向左并与甲车速度方向在同一直线上，如图3所示.,图3,1,2,答案,解析,(1)当乙车速度为零时，甲车的速度多大？方向如何？,答案1m/s方向向右,解析两个小车及磁铁组成的系统在水平方向不受外力作用，两车之间的磁力是系统内力，系统动量守恒，设向右为正方向.v甲3m/s，v乙2m/s.据动量守恒定律得：mv甲mv乙mv甲，代入数据解得v甲v甲v乙(32)m/s1m/s，方向向右.,1,2,(