高中物理 第十六章 动量守恒定律 3 动量守恒定律（二）课堂互动学案 新人教版选修3-5.doc

3动量守恒定律 2课堂互动三点剖析一、动量守恒定律的应用1.应用动量守恒定律解题的一般步骤：(1)分析题意，明确研究对象.对于比较复杂的物理过程，要采用程序法对全过程进行分段分析，要明确在哪些阶段中，哪些物体发生相互作用，从而确定所研究的系统是由哪些物体组成的.(2)要对各阶段所选系统内的物体进行受力分析，弄清哪些是系统内部物体之间相互作用的内力，哪些是系统外物体对系统内物体作用的外力.在受力分析的基础上根据动量守恒定律条件，判断能否应用动量守恒.(3)明确所研究的相互作用过程，确定过程的始、末状态，即系统内各个物体的初动量和末动量的量值或表达式.(4)确定好正方向建立动量守恒方程求解.2.动量守恒定律的适用条件：动量守恒定律是一个独立的实验规律，它适用于目前为止物理学研究的一切领域.即不仅适用于宏观、低速领域，而且适用于微观、高速领域.二、爆炸问题1.爆炸问题的特点 最简单的爆炸问题是质量为m的物体，炸裂成两块，这样我们就可以认为未炸裂前是由质量为m1和(m-m1)的两块组成.爆炸过程时间短，爆炸力很大，炸裂的两块间的内力远大于它们所受的重力，所以可认为爆炸前后系统的动量守恒.2.爆炸过程的初状态和末状态 对爆炸问题来说，初状态是指炸弹将要爆炸前瞬间的状态，末状态是指爆炸力刚停止作用时的状态，只要抓住过程的初末状态，即可根据动量守恒定律列方程求解.三、动量与能量综合问题 动量知识和机械能知识往往是以综合运用的形式出现于题中，分析相互作用系统的动量变化、能量变化，分别利用动量守恒定律及能量守恒（动能定理、机械能守恒）定律是解答这类综合问题的主要思路. 要解答此类综合题目，要求必须具有扎实的基础知识和熟练解决实际问题的能力.要善于分析物理情景，正确合理地分解复杂的物理过程，弄清物体运动的临界状态及其运动规律.如例3中子弹击中a的瞬间，子弹和a组成的系统动量守恒，b的瞬时速度为零；当a、b、c有共同速度时，弹性势能最大；当弹簧恢复原长时，b的动能最大.各个击破【例1】 图16-3-2是一个物理演示实验，它显示：自由下落的物体a和b经反弹后，b能上升到比初始位置高得多的地方.a是某种材料做成的实心球，质量m1=0.28 kg，在其顶部的凹坑中插着质量m2=0.1 kg的木棍b.b只是松松地插在凹坑中，其下端与坑底之间有小空隙，将此装置从a下端离地板的高度h=1.25 m处由静止释放.实验中，a触地后在极短时间内反弹，且其速度大小不变，接着木棍b脱离球a开始上升，而球a恰好留在地板上.求木棍b上升的高度.(g取10 m/s2)图16-3-2解析：a碰地板后，反弹速度的大小v1等于它下落到地面时速度的大小，即v1=5 m/sa刚反弹后，速度向上，立刻与下落的b碰撞，碰前b的速度v2=5 m/s以向上为正方向，根据动量守恒定律得m1v1-m2v2=m2v2，解得v2=9 m/sb上升的高度为h=4.05 m.答案：4.05 m类题演练 一颗质量为35 g的子弹，以475 m/s的速度水平射向静止在水平面上的、质量为2.5 kg的木块，子弹射穿木块后速度降为275 m/s.求木块的运动速度.解析：取子弹和木块组成的系统为研究对象，在子弹与木块相互作用时，水平面对木块的摩擦力与它们之间的作用力相比可以忽略不计，因而系统动量守恒.设子弹的运动方向为正方向，v1=475 m/s，v2=0，v1=275 m/s，根据动量守恒定律m1v1+m2v2=m1v1+m2v2，有v2=3 m/s.答案：3 m/s【例2】 从地面竖直向上发射一枚礼花弹，当它距地面100 m、上升的速度为17.5 m/s时，炸成质量相等的a、b两块，其中a块经4 s落回发射点.问b块经多长时间落回发射点？(不计空气阻力，g取10 m/s2)思路分析：爆炸时产生的冲击力远大于重力，因此可以用动量守恒定律求出爆炸后b块的速度.然后，进一步运用运动学公式求运动时间.解析：从100 m处自由下落到地面所用的时间为 由于a经4 s落回发射点，所以a爆炸后做竖直下抛运动.设爆炸后a的速度为va，由h=vat+gt2，得va=5 m/s 设爆炸后b的速度为vb，取竖直向上为正方向，根据动量守恒得mv=mvb-mva，解得vb=40 m/s b爆炸后做竖直上抛运动，经位移x=-100 m落回地面，根据x=vbtb-gtb2，解得tb=10 s.答案：10 s【例3】 一轻质弹簧，两端连接两滑块a和b，已知ma=0.99 kg，mb=3 kg，放在光滑水平桌面上，开始时弹簧处于原长.现滑块a被水平飞来的质量为mc=10 g、速度为400 m/s的子弹击中，且没有穿出，如图16-3-3所示.试求：图16-3-3(1)子弹击中a的瞬间a和b的速度；(2)以后运动过程中弹簧的最大弹性势能；(3)b可获得的最大动能.解析：(1)子弹击中a的瞬间，子弹和a组成的系统动量守恒，b的瞬时速度为零.mcv0=(ma+mc)va，得va=4 m/s.(2)当a、b、c有共同速度时，弹性势能最大.mcv0=(ma+mb+mc)v,v=1 m/s，所以最大弹性势能为ep=(ma+mc)va2- (ma+mb+mc)v2=6