高中物理鲁科版选择性必修第一册课件 习题课 动量守恒定律的应用公开课一等奖课件省赛课获奖课件

习题课:动量守恒定律应用(一)第1章2023第1页课堂篇探究学习第2页探究一动量守恒条件扩展应用情境探究如图所示,一辆沙车总质量为m0,静止于光滑水平面上。一种质量为m物体A以速度v落入沙车中,v与水平方向成θ角,请思考:假如把沙车和物体A看作一种系统,那么系统动量守恒吗?物体落入沙车后车速度v'是多少?重点提醒

物体和沙车作用时总动量不守恒,而水平面光滑,系统在水平方向上动量守恒,即mvcos

θ=(m0+m)v',得v'=,方向与v水平分量方向相同。第3页知识归纳动量守恒定律成立条件(1)系统不受外力作用,这是一种抱负化情形,如宇宙中两星球碰撞,微观粒子间碰撞都可视为这种情形。(2)系统受外力作用,但所受合外力为零。像光滑水平面上两物体碰撞就是这种情形。第4页(3)系统受外力作用,但外力远远不大于系统内各物体间内力时,系统总动量近似守恒。例如1,抛出去手榴弹在空中爆炸瞬间,弹片所受火药爆炸时内力远大于其重力,重力完全能够忽视不计,系统动量近似守恒。例如2,反冲运动中,物体各部分之间内力远大于外力,系统动量近似守恒。(4)系统受外力作用,所受合外力不为零,但在某一方向上合外力为零,则系统在该方向上动量守恒。第5页典例剖析例题1一弹丸在飞行到距离地面5m高时仅有水平速度v0=2m/s,爆炸成为甲、乙两块水平飞出,甲、乙质量比为3∶1。不计质量损失,重力加速度g取10m/s2。则下列图中两块弹片飞行轨迹也许正确是(

)第6页答案

B第7页规律办法

互相作用两个物体在x轴方向动量守恒问题处理思绪(1)选用研究对象:互相作用两个物体。(2)判断系统在x轴上动量是否守恒:在x轴方向上合外力为零。(3)列出x轴上动量守恒方程:m1v1x+m2v2x=m1v1x'+m2v2x',其中v1x、v2x、v1x'、v2x'为物体在x轴上分速度。第8页变式训练1(多项选择)如图所示,在光滑水平面上有一静止斜面,斜面光滑,现有一种小球从斜面顶点由静止释放,在小球下滑过程中,下列说法正确是(

)A.斜面和小球组成系统动量守恒B.斜面和小球组成系统仅在水平方向上动量守恒C.斜面向右运动D.斜面静止不动第9页解析

小球和斜面组成系统在水平方向上不受外力作用,故水平方向动量守恒。小球下滑时,对地有向下加速度,即系统存在向下加速度,故系统竖直方向上所受合外力不为零,合外力向下,因此不能说系统动量守恒。答案

BC第10页变式训练2如图所示,质量为M车(包括物),以速度v在光滑水平面上匀速运动,质量为m物体被向车后方以仰角θ方向相对地大小为v'速度抛出。求抛出物体后车速度为多少?第11页解析

在抛出物体瞬间,竖直方向合外力即重力不为零,故总动量不守恒,但物体与车在水平方向上合外力为零,因此水平方向动量守恒。设车速v方向为正方向,由动量守恒定律Mv=-mv'cos

θ+(M-m)v1。第12页探究二反冲运动典型应用——人船模型情境探究(1)两位同窗在公园里划船,当小船离码头大约1.5m时,有一位同窗心想:自己在体育课上立定跳远成绩从未低过2m,跳到岸上绝对没有问题,于是她纵身一跃,却掉在水里,她为何不能如她想那样跳上岸呢?(不计水阻力)第13页重点提醒

由于她起跳时和船互相作用,给船一种向后作用力,船后退,这样她相对于岸速度就不大于起跳时相对于船速度,因此会掉进水里。第14页(2)人在漂浮在水面上小船上行走,小船同步向相反方向运动,把这个情景抽象成模型,如图所示:长为l、质量为m0小船停在静水中,一种质量为m人立在船头,若不计水阻力,当人从船头走到船尾过程中,船和人相对地面位移各是多大?第15页重点提醒

选人和船组成系统为研究对象,由于人从船头走到船尾过程中,系统动量守恒,人起步前系统总动量为0,当人加速前进时,船加速后退,人停下时,船也停下来。设某一时刻人速度为vm,船速度为vm0,根据动由于在人从船头走到船尾整个过程中,每一时刻系统都满足动量守恒定律,因此每一时刻人速度与船速度之比都与它们质量之比成反比,从而能够判断,在人从船头走到船尾过程中,人位移xm与船位移xm0之第16页第17页知识归纳1.“人船模型”问题特性两个本来静止物体发生互相作用时,若所受外力矢量和为零,则动量守恒。在互相作用过程中,任一时刻两物体速度大小之比等于质量反比。这样问题归为“人船模型”问题。第18页

第19页(3)适用条件:①系统由两个物体组成且互相作用前静止,系统总动量守恒且为0。②在系统内发生相对运动过程中最少有一种方向动量守恒,注意两物体位移是相对同一参照系位移。“人船模型”问题中,两物体运动特点是人走船行、人停船停、人快船快、人慢船慢。第20页典例剖析例题2有一只小船停在静水中,船上一人从船头走到船尾。假如人质量m=60kg,船质量m0=120kg,船长为l=3m,则船在水中移动距离是多少?水阻力不计。第21页答案

1m第22页规律办法

“人船模型”规律(1)“人”走“船”走,“人”停“船”停。第23页变式训练3载人气球静止于高h空中,气球质量为m0,人质量为m,若人沿绳梯滑至地面,则绳梯最少为多长?解析

气球和人本来静止在空中,说明系统所受合外力为零,故系统在人下滑过程中动量守恒,人着地时绳梯最少应接触地面,设绳梯长为l,人沿绳梯滑至地面人位移为x人,气球位移为x球,它们位移关系如图所示,由动量守恒有0=m0x球-mx人,又有x球+x人=l,x人=h,第24页当堂检测1.(多项选择)如图所示,小车静止放在光滑水平面上,将系着轻绳小球拉开一定角度,然后同步放开小球和小车,不计空气阻力,那么在后来过程中(

)A.小球向左摆动时,小车也向左运动,且系统动量守恒B.小球向左摆动时,小车向右运动,且系统在水平方向上动量守恒C.小球向左摆到最高点,小球速度为零而小车速度不为零D.在任意时刻,小球和小车在水平方向上动量一定大小相等、方向相反(或者都为零)第25页解析

以小球和小车组成系统为研究对象,在水平方向上不受外力作用,因此系统在水平方向上动量守恒。由于初始状态小球与小车均静止,因此小球与小车在水平方向上动量要么都为零,要么大小相等、方向相反,因此A、C错,B、D对。答案

BD第26页2.有一种质量为3m爆竹斜向上抛出,达到最高点时速度大小为v0、方向水平向东,在最高点爆炸成质量不等两块,其中一块质量为2m,速度大小为v,方向水平向东,则另一块速度是(

)A.3v0-v B.2v0-3vC.3v0-2v D.2v0+v解析

在最高点,爆竹水平方向动量守恒,以水平向东为正方向,由动量守恒定律可知,3mv0=2mv+mv',可得另一块速度为v'=3v0-2v,故C正确。答案

C第27页3.如图所示,一光滑地面上有一质量为m0足够长木板AB,一质量为m人站在木板A端,有关人由静止开始运动到木板B端(M、N表达地面上原A、B对应点),下列图示正确是(

)第28页解析

根据动量守恒定律,m0、m系统动量守恒,对于题中“人船模型”,各自对地位移为xm0、xm,且有m0xm0=mxm,xm0+xm=l板长(有时也称为平均动量守恒),以M点为参照,人向右运动,木板向左运动,D图是正确。答案

D第29页4.(2023安徽淮南一中期中)如图所示,设质量为M导弹运动到空中最高点时速度为v0,突然炸成两块,质量为m一块以速度v沿v0方向飞去,不计空气阻力,则另一块(

)A.一定沿v0方向飞去B.一定沿v0反方向飞去C.也许做自由落体运动D.一定做自由落体运动第30页解析

以整个导弹为研究对象,取v0方向为正方向。根据爆炸瞬间系统在水平方向上动量守恒,有Mv0=(M-m)v'+mv,则得另一块速度为v'=。若v'>0,说明另一块沿v0方向飞去;若v'<0,说明另一块沿v0反方向飞去;若Mv0=mv,即v'=0,说明另一块做自由落体运动,故选C。答案

C第31页5.