1轮复习23动量守恒2反冲人船.ppt

1、三、动量守恒定律的应用 碰撞 子弹打木块模型 人船模型 爆炸和反冲模型 1.4,一、动量守恒定律,对象判断正方向始、末态方程,系统性、条件性、矢量性、相对性、同时性,1、系统不受外力或所受外力之和为零2、内力远大于外力 3、某一方向动量守恒4、某一阶段动量守恒5、总动量保持不变,m1v1+ m2v2 = m1v1+ m2v2,系统的总动量保持不变,系统不受外力或所受外力之和为零,两个物体以上组成的系统,5个步骤,1、分析题意，明确研究对象系统,2、要对所选系统内的物体进行受力分析，弄清内力、外力再由守恒条件，判断是否守恒,3、选定正方向,4、明确所研究的相互作用过程，确定始、末状态，即各物体初

2、、末动量的量值或表达式,5、建立动量守恒方程求解,2、方法: 动量守恒定律和能量守恒,3、分类:,一、碰撞,机械能损失最大,机械能有损失,机械能守恒(动能),动量守恒,4、碰撞的三项基本原则：,、碰撞后系统动能不增原则 碰前系统的总动能一定 碰后总动能 对于弹性碰撞，系统内物体间动能相互转移，没有转化成其他形式的能，因此总动能不变； 而非弹性碰撞过程中系统内有一部分动能将转化为系统的内能，系统的总动能将减小,、碰撞后运动状态的合理性原则 碰撞过程的发生应遵循客观实际 如甲物追乙物并发生碰撞，碰前必须V甲 V乙， 碰后必须V甲 V乙，或甲反向运动,、碰撞过程中动量守恒原则 系统在碰撞过程中，由于

3、作用时间很短，相互作用力很大，系统所受的外力可忽略，动量守恒。,二、动量守恒定律的应用 1、子弹打木块模型,2、能量守恒：热量Q = 动能损失Ek系统 Q =Ek系统=Ek初总-Ek末总 =f S相对=NS相对,1、动量守恒： m1v1+ m2v2= m1v1+ m2v2,3、光滑水平面上，两物体m1、m2通过弹簧连接，给m1一个初速度v0,试分析m1、m2以后的运动,结论4： 1、弹簧由形变开始到 形变最大：到形变最大的 状态时，A、B两物体速度相等；系统总动能最小，总势能最大，有最多的动能转化为势能,2、由状态，由形变最大到恢复形变： 到恢复形变的状态时，势能最小（等于0），总动能最大（与

4、状态时相同），被碰的B物体速度最大（动能最大），A的动能传递到B,三、动量守恒定律的应用 3、反冲运动,相对速度,一、反冲运动：,静止或运动的物体分离一部分物体，使另一部分向相反的方向运动。,二、规律：,1、在反冲现象中，系统所受合外力一般不为零,2、但是反冲运动中如果属于内力远大于外力的情况，可以认为反冲运动中系统动量守恒。,、若反冲运动前物体系统是静止的： 0=MV1+mV2 、反冲运动前物体系统是运动的V0，设V2反向 (M+m)V0=MV1- mV2,例1下列各物体的运动，属于反冲运动的是 A、火箭的运动 B、子弹射出后，枪身的后退 C、喷气式飞机的运动 D、人跳上静止小车后一起运动

5、E、人从小船上跳上岸后小船的运动,静止或运动的物体分离一部分物体， 使另一部分向相反的方向运动。,火箭飞行的原理： 现代火箭是应用其尾部喷射出高速气体的反冲作用进行飞行的。,影响火箭飞行速度的因素主要有两个: 一是燃气喷射的速度V2,二是火箭的质量比m/M: 即：火箭开始飞行时的质量(M+m)与燃料燃尽时的质量M之比。,由动量守恒定律： 0=MV1+mV2 即： V1=mV2/M,例1、总质量为M的火箭以速度v0水平飞行，若火箭向后喷出质量为m的气体，气体相对地面的速度为v，则火箭的速度变为多少？,分析： 根据动量守恒定律： Mv0 =m( V-v)+(M-m)V 所以：V= (M v0+mv

6、)/M 考查知识点：反冲原理 相对速度 MV0=（M-m）v-mu，解得v=（MV0+mu）/（M-m） MV0=M-mV+mVO-u 得V=VO+mu/m-M,例2、质量为M的火箭以速度v0飞行在太空中，现在突然向后喷出一份质量为m的气体，喷出的气体相对于火箭的速度是v，喷气后火箭的速度是多少？,1、一火箭总质量为9t,内有燃料8t，发射时喷出的气体对地速度恒为900m/s，此火箭能达到的最大速度?能否用此火箭来发射人造卫星? （不考虑地球引力和空气阻力）,一火箭总质量为M,内有燃料m，发射时喷出的气体对地速度恒为v，此火箭能达到的最大速度?,(M-m)v- mv=0,火箭能达到的最大速度由

7、喷气速度和质量比M/m决定,2、火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体，喷出的气体相对地面的速度为v=1000m/s，设火箭初质量m=300kg，发动机每秒喷20次，在不考虑空气阻力及地球引力的情况下，火箭发动机1s末的速度多大？,13.5m/s,3、反冲运动是当物体的一部分质量以一定速度离开物体时，剩余部分将获得一个反向冲量的运动。如果总质量为M的大炮，当与水平成角以速度0射出一个质量为m的炮弹时，大炮的后退速度为 。,4光滑水平面上有一平板车质量M=500kg，上面站着质量m=70kg的人，共同以0速度匀速前进，现人相对于车以速度=2m/s向后跑动，人跑动后车速增加了多少？,5质量为m=

8、100kg的小船静止在静水面上， 船两端载着m甲 =40kg，m乙=60kg的游泳者，在同水平线上甲朝左乙朝右同时以相对于岸3m/s的水平速度跳入水中，则小船的运动速度大小为 ，方向向 。,1、先后以相对于岸 2、同时以相对于船 3、先后以相对于船,6质量为m=100kg的小船静止在静水面上， 船两端载着m甲 =40kg，m乙=60kg的游泳者，在同水平线上甲朝左、乙朝右同时以相对于岸3m/s的水平速度跳入水中，则小船的运动速度大小为 ，方向 。,7甲、乙两船的自身质量的均为120kg，都静止在静水中，当一个质量为30kg的小孩以相对于地面6m/s的水平速度从甲船跳上乙船时，不计阻力。甲、乙两

9、船速度大小之比 V甲:V乙= ，V甲 = ，V乙= 。 当小孩再跳几次后处于甲船上，则甲、乙两船的速度之比为 。,8如图所示，具有一定质量的小球A固定在轻杆一端，另一端悬挂在小车支架的O点，用手将小球拉起使杆呈水平，在小车处于静止的情况下放手使小球摆下，在B处与固定在车上的油泥撞击后粘合在一起，则此过程中，当小球与油泥撞击之前，小车的运动状态是 A、向右运动 B、向左运动 C、静止不动 D、无法判定,9、质量为60千克的火箭竖直向上发射时喷气速度为1000米/秒，问刚开始时每秒大约要喷出多少质量气体，才能平衡火箭的重力？如果要使火箭产生2g的竖直向上的加速度，每秒大约要喷出多少气体？,分析：有

10、力和时间关系，求力和加速度，考查知识点：反冲原理、受力分析、动量定理,若重力被平衡，由受力分析可知：F1=Mg 得F1=600 N 由动量定理：F1t=m1v 所以：m1=0.6kg 同理可得：m2=1.8kg,*10如图所示，质量M=10kg的木楔ABC静置于粗糙水平面上，动摩擦因数=0.02，在木楔的夹角为30的斜面上，有一质量m=1.0kg的物块由静止开始沿斜面下滑，当滑行路程S=1.4m时，其速度v=1.4m/s，在这个过程中木楔没有动，求地面对木楔的摩擦力的大小和方向（取重力加速度g =10m/s2）。,M,1、,1、,2、,3、,1、,1、,2、,3、,人船模型 平均动量守恒,M船

11、S船 - m人S人=0,S船 + S人= L,1、“人船模型”平均动量守恒 、特点：两个物体原来均处于静止，当两个物体存在相互作用而不受外力作用时，两物体同时运动，同时停止，系统动量守恒。,M船V船 - m人V人=0，t相等,S船 + S人=L,、计算：M船S船 - m人S人=0,、注意： 1、L为人在船上走动的距离 （L：船长或相对位移） 2、人一直在船上 3、题目都是求长度的,例1、如图所示，静水面上停有一小船，船长L = 3米，质量M = 120千克，一人从船头走到船尾，人的质量m = 60千克。那么，船移动的距离为多少？（水的阻力可以忽略不计）,S船 + S人=L,、计算：M船S船 -

12、 m人S人=0,1、如图所示，质量为M的车静止在光滑水平面上，车右侧内壁固定有发射装置。车左侧内壁固定有沙袋。发射器口到沙袋的距离为d，把质量为m的弹丸最终射入沙袋中，这一过程中车移动的距离是_。,本题中子弹一直在车上， 可把子弹看作“人”， 把车看作“船”， 用“人船模型”来求解，d是子弹相对车的位移,2、某人在一只静止的小船上练习射击，船和人连同枪（不包括子弹）及靶的总质量为M，枪内装有n颗子弹，每颗子弹的质量为m，枪口到靶的距离为L，子弹射出枪口时相对地面的速度为vO，在发射一颗子弹时，前一颗粒子弹已陷入靶中，则在发射完n颗子弹后，小船后退的距离为多少（不计水的阻力）,过程分析 子弹发射

13、时在枪内的运动，和击靶的过程，类似于人船模型中相互作用。连发n颗子弹，相当于n个人从船头走到船尾。把船、人、枪、靶和子弹作为一个系统进行研究，因该系统在水平方向上不受外力，所以在这个方向上总动量守恒。,2、某人在一只静止的小船上练习射击，船和人连同枪（不包括子弹）及靶的总质量为M，枪内装有n颗子弹，每颗子弹的质量为m，枪口到靶的距离为L，子弹射出枪口时相对地面的速度为vO，在发射一颗子弹时，前一颗粒子弹已陷入靶中，则在发射完n颗子弹后，小船后退的距离为多少（不计水的阻力）,解：设一颗子弹完成射击过程的历时为t，小船移动So，由动量守恒定律可得 M+(n-1)mSo/tm(L-So)/t=0 解

14、方程可得So = mL/(M + nm) 因此，发射n颗子弹后，小船后退的距离 S = nSo = nmL/(M + nm),解：人一直在绳上，取人和气球为对象，系统开始静止且同时开始运动，人下到地面时，人相对地的位移为h，设气球对地位移L，人对绳位移为S=L+h 则根据推论有：ML=mh,L,h,地面,因此绳的长度至少为S=,3、载人气球原静止在高h的高空，气球的质量为M，人的质量为m，若人沿绳梯至地面，则绳梯的长度至少为多少？,v1,A,S1,S2,4、平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定在车上的货厢边沿水平方向顺着轨道方向跳出，落在平板车地板上的A点，距货厢水平距离为L=4m

15、，人的质量为m，车连同货厢的质量为M=4m，货厢高度为h=1.25m，求： .车在人跳出后到落到地板期间的反冲速度。 .人落到地板上并站定以后，车还运动吗？车在地面上移动的位移是多少？,1.6m/s 不动,0.8m,mv1-Mv2=0 t=0.5s s1+s2=v1t+v2t=L v2=1.6 s2=0.8,5、质量为M、长为L的船静止在静水中，船头及船尾各站着质量分别为m1及m2的人，当两人互换位置后，船的位移有多大？,设m1m2,把(m1-m2)当作一个物体, (M+2m2)是另一个物体,用“人船模型”来求解.,6、两只质量均为120kg的小船静止在水面上，相距10m，并用钢绳连接。一个质

16、量为60kg的人在船头以恒力F拉绳，不计水的阻力，求： 、当两船相遇时，两船各行进了多少米？ *、当两船相遇不相碰的瞬间，乙船速度为3m/s,为了避免碰撞，人从甲船跳向乙船需要对地的最小水平速度为多大？,S甲=6m S乙=4m， 6m/s,动量守恒,当V乙=3m/s时,V甲=2m/s时,甲、人: -1802=120V甲+60V人,人、乙: 1203+60V人=180V乙,V甲V乙,1、,1、,2、,3、,1、,1、,2、,3、,1、,1、,2、,3、,6、在光滑水平面上有一质量m1=20kg的小车，通过一根不可伸长的轻绳与另一质量为m2=5kg的拖车相连接，拖车的平板上放一质量为m3=15kg

17、的物体，物体与平板间的动摩擦因数为=0.2.开始时拖车静止，绳没有拉紧，如图所示，当小车以v0=3m/s的速度前进后，带动拖车运动，且物体不会滑下拖车，求： 、m1、m2、m3最终的运动速度； 1.5m/s *、物体在拖车的平板上滑动的距离。 0.9m,1、质量为M的小车中挂有一个单摆，摆球的质量为M0，小车和单摆以恒定的速度V0沿水平地面运动，与位于正对面的质量为M1的静止木块发生碰撞，碰撞时间极短，在此过程中，下列哪些说法是可能发生的 A小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别为V1、V2和V3，且满足：（M+M0）V0=MV1+M1V2+M0V； B摆球的速度不变，小车和木块的速度为V1、

18、V2，且满足：MV0=MV1+M1V2； C摆球的速度不变，小车和木块的速度都为V，且满足：MV0=（M+M1）V； D小车和摆球的速度都变为V1，木块的速度变为V2，且满足：（M+M0）V0=（M+M0）V1+M1V2,分析与解：小车与木块相碰，随之发生的将有两个过程：其一是，小车与木块相碰，作用时间极短，过程结束时小车与木块速度发生了变化，而小球的速度未变；其二是，摆球将要相对于车向右摆动，又导致小车与木块速度的改变。但是题目中已明确指出只需讨论碰撞的极短过程，不需考虑第二过程。因此，我们只需分析B、C两项。其实，小车与木块相碰后，将可能会出现两种情况，即碰撞后小车与木块合二为一或它们碰后又分开，前者正是C项所描述的，后者正是B项所描述的，所以B、C两项正确。,1、质量为M的玩具车拉着质量为m的小拖车在水平地面上以速度v匀速前进。某一时刻拉拖车的线突然断了，而玩具车的牵引力不变，