江西省宜市宜中学高中物理 第16章 动量守恒定律应用4 新人教版选修35 (1).doc

江西省宜春市宜春中学高中物理 第16章 动量守恒定律应用4 新人教版选修3-5 1 知识导学(3分钟)1. 动量守恒定律结合动能定律以及能量守恒定律综合解决问题。有时复杂问题的解题先从宏观把握，再阶段解决。应用动量守恒定律解题的基本步骤（1） 分析题意，明确研究对象，在分析相互作用的物体的总动量是否守恒时，通常把这些被研究的物体总称为系统.要明确所研究的系统是由哪几个物体组成的.（2）要对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力，即内力；哪些是系统外的物体对系统内物体的作用力，即外力.在受力分析的基础上，根据动量守恒的条件，判断能否应用动量守恒定律.（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.注意在选取某个已知量的方向为正方向以后，凡是和选定的正方向同向的已知量取正值，反向的取负值.（4）建立动量守恒方程，代入已知量，解出待求量，计算结果如果是正的，说明该量的方向和正方向相同，如果是负的，则和选定的正方向相反.二自主学习、独立思考（8分钟）例题：（北京200525）下图是导轨式电磁炮实验装置示意图。两根平行长直金属导轨沿水平方向固定，其间安放金属滑块（即实验用弹丸）。滑块可沿导轨无摩擦滑行，且始终与导轨保持良好接触。电源提供的强大电流从一根导轨流入，经过滑块，再从另一导轨流回电源。滑块被导轨中的电流形成的磁场推动而发射。在发射过程中，该磁场在滑块所在位置始终可以简化为匀强磁场，方向垂直于纸面，其强度与电流的关系为b=ki，比例常量k=2.5106t/a。已知两导轨内侧间距l=1.5cm，滑块的质量m=30g，滑块沿导轨滑行5m后获得的发射速度v=3.0km/s（此过程视为匀加速运动）。（1）求发射过程中电源提供的电流强度。（2）若电源输出的能量有4%转换为滑块的动能，则发射过程中电源的输出功率和输出电压各是多大？（3）若此滑块射出后随即以速度v沿水平方向击中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度为s。设砂箱质量为m，滑块质量为m，不计砂箱与水平面之间的摩擦。求滑块对砂箱平均冲击力的表达式。电 源lsm3 合作交流、互相质疑（8分钟）全体学生分组讨论整理思路4 展示小组学习成果（5分钟）各组派代表到前后黑板展示汇报5 老师点评与答疑（8分钟）对各组展示给予点评，对重点知识强调。解答学生提出的问题。六. 当堂检测 （8分钟）如图甲，一质量为0.4kg足够长且粗细均匀的绝缘细管置于水平地面上，细管内表面粗糙，外表面光滑。有一质量为0.1kg电量为0.1c的带正电小球沿管以水平向右的速度进入管内，细管内径略大于小球直径，已知细管所在位置有水平方向垂直于管向里的匀强磁场，磁感应强度为1特，（g取10m/s2）（1）当细管固定不动时，在乙图中画出小球在管中运动初速度和最终稳定速度的关系图象。（取水平向右为正方向）（2）若细管不固定，带电小球以v0=20m/s的初速度进入管内，且整个运动过程中细管没有离开地面，则系统最终产生的内能为多少？7 课后练习 （30分钟）11、某实验小组在“实验：探究碰撞中的不变量”的实验中，采用如图所示装置通过半径相同的a、b两球的碰撞来进行探究。图中pq是斜槽，qr为水平槽。实验时先使a球从斜槽上某一固定位置g由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹。重复上述操作10次，得到10个落点痕迹。再把b球放在水平槽上靠近末端的地方，让a球仍从位置g自静止开始滚下，和b球碰撞后，a、b球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹。重复这种操作10次。图中的o点是水平槽末端r在记录纸上的垂直投影点。b球落点痕迹如图所示，其中米尺水平放置，且平行于g、r、o所在平面，米尺的零点与o点对齐。（1）碰撞后b球的水平射程应取为 cm。（2）在以下选项中，哪些是本次实验必须进行的测 量？ （填选项号）a、水平槽上未放b球时，测量a球落点位置到o点的距离；b、a球与b球碰撞后，测量a球落点位置到o点的距离；c、测量a球或b球的直径；d、测量a球或b球的质量（或两球质量之比）；e、测量g点相对水平槽面的高度。12、一个质量m=1.0kg的物体，放在水平桌面上，物体与桌面间的动摩擦因数=0.2，当物体受到一个f10n，与水平面成300角斜向下的推力的作用时，在10s内推力的冲量大小为 ，动量的增量大小为 13、质量m1=10g的小球在光滑的水平桌面上以v1=30cm/s的速率向右运动，恰好遇上在同一条直线上向左运动的另一个小球第二个小球的质量为m2=50g，速率v2=10cm/s碰撞后，小球m2恰好停止那么，碰撞后小球m1的速度是多大，方向如何？14(a)如图所示，两个质量都为m的木块a、b用轻质弹簧相连放在光滑的水平地面上，一颗质量为m的子弹以速度v射向a块并嵌在其中，求弹簧被压缩后的最大弹性势能。abv14、(b)图中，轻弹簧的一端固定，另一端与滑块b相连，b静止在水平导轨上，弹簧处在原长状态。另一质量与b相同滑块a，从导轨上的p点以某一初速度向b滑行，当a滑过距离时，与b相碰，碰撞时间极短，碰后a、b紧贴在一起运动，但互不粘连。已知最后a恰好返回出发点p并停止。滑块a和b与导轨的滑动摩擦因数都为，运动过程中弹簧最大形变量为，求a从p出发时的初速度。例题解析：（1）由匀加速运动公式 a=9105m/s2由安培力公式和牛顿第二定律，有 f=iblki2l，ki2lma因此i=8.5105a（2）滑块获得的动能是电源输出能量的4%，即 pt4%=mv2发射过程中电源供电时间t=102s所需的电源输出功率为p=1.0109w由功率p=iu，解得输出电压u=1.2103v（3）分别对砂箱和滑块用动能定理，有fsmmv2fsm=mv2mv2由牛顿定律f=f和相对运动sm=sm+s由动量守恒 mv=（m+m）v联立求得fs=mv2故平均冲击力f=当堂检测解析：带正电的小球受力如图，特别要注意洛仑磁力的特点，它要随速度变化，从而导致支持力、摩擦力的变化。当洛仑磁力等于重力时摩擦力为0。此时，小球和细管的速度保持不变。达到稳定的运动状态。则：当qvb=mg时v=mg/qb=10m/s（1）当初速度小于10m/s时，支持力方向向上，并随速度的减小增大。所以最终小球速度为0。当初速度大于10m/s时，支持力方向向下，并随速度的减小而减小，当速度减小为10m/s时，支持力、摩擦力都为0，速度保持不变。所以，小球在管中运动初速度和最终稳定速度的关系图象如图乙所示。（2）因为初速度大于10m/s，所以小球的最终速度是v1=10m/s。设此时小球和细管速度分别为v1、v2。由动量守恒定律mv0=mv1+mv2 解得：v2=2.5m/s由能量守恒：系统产生的热能q=mv 02mv12mv 22=13.75j11略12、根据冲量的定义为冲量的大小等于作用力与时间的乘积，因此推力的冲量为： 动量的增量大小为f合t，先求合力f合fcos30（mg+fsin30）5.5ni合f合t=55n.s=55kg.m/s13、碰撞过程两小球组成的系统动量守恒。设v1的方向，即向右为正方向，则各速度的正负及大小为：v1=30cm/s，v2=10cm/s，=0据：m1v1+m2v2=代入数值得：=20cm/s则小球m1的速度大小为20cm/s，方向与v1方向相反，即向左。14、（1）以整体为系统，子弹射出前后动量守恒：以子弹速度方向为正方向，设子弹速度为v1，船速为v2，每颗子弹质量为m，则010mv1-(m-10m)v2 代入数据得v20.67m/s，向后（2）以10发子弹为研究对象，在2s内它们受到枪的作用力而使动量发生改变，则动量定理得：ft=10mv1-0得f10mv1/t40n由牛三定律得：枪受到的平均反冲作用力在大小也是40n，方向与子弹受到的力相反15、（a）组：子弹与a发生完全非弹性碰撞，子弹与a组成的系统动量守恒，设碰后速度为v1，则mv=(m+m)v1 得v1以a、b及子弹为系统全过程动量守恒,设共速v2，则有mv=(m+m+m)v2得v2从a获得速度v1到ab速度相同，由能量守恒得：（b）