高考物理总复习 第六章 碰撞与动量守恒 613 素养培养 应用动量定理解决流体问题课件.ppt

核心素养培养 应用动量定理解决流体问题 建立 柱状模型 01 02 03 04 课堂互动 对于 连续 质点系发生持续作用 物体动量 或其他量 连续发生变化这类问题的处理思路是 正确选取研究对象 即选取很短时间 t内动量 或其他量 发生变化的那部分物体作为研究对象 建立如下的 柱状模型 在时间 t内所选取的研究对象均分布在以s为截面积 长为v t的柱体内 这部分质点的质量为 m sv t 以这部分质量为研究对象 研究它在 t时间内动量 或其他量 的变化情况 再根据动量定理 或其他规律 求出有关的物理量 课堂互动 模型一流体类问题流体及其特点通常液体流 气体流等被广义地视为 流体 质量具有连续性 通常已知密度 分析步骤1 建立 柱状 模型 沿流速v的方向选取一段柱形流体 其横截面积为s2 微元研究 作用时间 t内的一段柱形流体的长度为 l 对应的质量为 m sv t3 建立方程 应用动量定理研究这段柱状流体 题组剖析 例1 2016 全国卷 35 2 某游乐园入口旁有一喷泉 喷出的水柱将一质量为m的卡通玩具稳定地悬停在空中 为计算方便起见 假设水柱从横截面积为s的喷口持续以速度v0竖直向上喷出 玩具底部为平板 面积略大于s 水柱冲击到玩具底板后 在竖直方向水的速度变为零 在水平方向朝四周均匀散开 忽略空气阻力 已知水的密度为 重力加速度大小为g 求 喷泉单位时间内喷出的水的质量 玩具在空中悬停时 其底面相对于喷口的高度 转到解析 题组剖析 转回原题 规律总结 方法技巧 将动量定理应用于流体时 应在任意时刻 t时从流管中取出一个在流动方向上的截面1和2围起来的柱体体积 v 在此柱体内截取一微小流束 l 将 无形 流体变为 有形 实物 m 则在 t时间内质量为 m的柱形流体的动量变化为 p 即f t mv2 mv1 课堂互动 模型二微粒类问题微粒及其特点通常电子流 光子流 尘埃等被广义地视为 微粒 质量具有独立性 通常给出单位体积内粒子数n分析步骤1建立 柱体 模型 沿运动的方向选取一段微元 柱体的横截面积为s2微元研究 作用时间 t内一段柱形流体的长度为 l 对应的体积为 v sv0 t 则微元内的粒子数n nv0s t3先应用动量定理研究单个粒子 建立方程 再乘以n计算 题组剖析 例2 正方体密闭容器中有大量运动粒子 每个粒子质量为m 单位体积内粒子数量n为恒量 为简化问题 我们假定 粒子大小可以忽略 其速率均为v 且与器壁各面碰撞的机会均等 与器壁碰撞前后瞬间 粒子速度方向都与器壁垂直 且速率不变 利用所学力学知识 导出器壁单位面积所受粒子压力f与m n和v的关系 注意 解题过程中需要用到 但题目没有给出的物理量 要在解题时做必要的说明 转到解析 题组剖析 转回原题 题组剖析 针对训练 如图6所示 一个下面装有轮子的贮气瓶停放在光滑的水平地面上 底端与竖直墙壁接触 现打开右端阀门 气体向外喷出 设喷口的面积为s 气体的密度为 气体向外喷出的速度为v 则气体刚喷出时钢瓶底端对竖直墙面的作用力大小是 解析 t时间内贮气瓶喷出气