全优粤教版物理选修3-5课件2019 1 16课件第1章 第4、5节

1、物理选修3-5配粤教版第四节反冲运动第五节自然界中的守恒定律物理选修3-5配粤教版1如图所示，设车厢长为L，质量为M，静止在光滑水平面上，车厢内有一质量为 m 的物体，以速度 v0 向右运动，与车厢壁来回碰撞 n 次后，静止于车厢中，这时车厢的速度为( )Av0，水平向右B0mv0mv0CD.，水平向右，水平向右MmMm物理选修3-5配粤教版【答案】C【解析】由物体与车厢组成的系统动量守恒，由动量守恒mv0定律得 mv (Mm)v，解得 v，可见选项 C 正确0Mm物理选修3-5配粤教版2现有甲、乙两滑块，质量分别为3m和m，以相同的速率v在光滑水平面上相向运动，发生了碰撞.已知碰撞后，甲滑块

2、静止不动，乙以2v的速率反向弹回，那么这次碰撞是()A.弹性碰撞B.非弹性碰撞C.完全非弹性碰撞【答案】AD.条件不足，无法确定物理选修3-5配粤教版【解析】由动量守恒：3mvmv0mv，所以2v，碰前总动能v11222v mv 2mv ，E 3mk22碰后总动能 E 1v22mv2，E E ，所以 A 正mkkk2确物理选修3-5配粤教版3如图所示，物体A静止在光滑的水平面上，A的左边固定有轻质弹簧，与A质量相等的物体B以速度v向A运动并与弹 簧发生碰撞，A、B始终沿同一直线运动，则A、B组成的系统动能损失最大的时刻是(AA 开 始 运 动 时 BA的速度等于v时CB的速度等于零时DA和B的

3、速度相等时【答案】D)物理选修3-5配粤教版【解析】该题中B和A碰撞的过程中，A、B系统(包括弹簧)动量守恒且能量守恒，即A、B(包括弹簧)的动能和弹性势能之间存在相互转化当A、B的速度相等时，弹簧处于最长或最短，即弹性势能最大，此时A、B系统动能损失最大，则D对物理选修3-5配粤教版4A、B两物体在水平面上相向运动，其中物体A的质量为 mA4kg，两球发生相互作用前后的运动情况如图所示，则由图可知，B物体的质量是多少？【答案】6物理选修3-5配粤教版4【解析】由图象可知，碰前 A 物体速度 vm/s2 m/sA26方向与正方向相反，vm/s3m/s，方向与正方向相同，B2碰后 A、B 两物体

4、结合在一起运动速度为 v2m/s1 m/s，由2动量守恒定律得：mAvAmBvB(mAmB)v，解得 mB6 kg.物理选修3-5配粤教版一、反冲运动1定义：当一个物体向某一方向射出(或抛出)它的一部相反分时，这个物体的剩余部分将向2特点方向运动内(1)物体的不同部分在力作用下向相反方向运动(2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理(3)反冲运动中，由于有 其他形式能转化为 动能，增加所以系统的总动能物理选修3-5配粤教版3反冲运动现象的防止及应用(1) 防止：射击时枪身的后退，影响射击的 准确性(2) 应用：蝴蝶飞行时翅膀的扇动乌贼和大多数头足类软体动物在水里活动火箭

5、的发射物理选修3-5配粤教版二、自然界中的守恒定律1守恒与不变能量(1) 能量守恒：是物理学中最重要的物理量之一，而且具有 各种各样的形式，各种形式的能量可以相互不变转化但总能量(2)动量守恒：动量守恒定律通常是对 相互作用的物体所构成的系统而言的适用于 任何形式的运动，因此常用来推断系统物理选修3-5配粤教版变化(3)在发生碰撞前后运动状态的守恒定律的本质，就是某种物理量保持不变能量守恒是某种时间对应着变换中的不变性； 动量守恒是对应着 某种空间变换下的不变性2守恒与对称(1) 对称的本质：也是某种不变性所以守恒与对称性之 间有着必然的联系(2) 自然界应该是和谐对称的，在探索未知的物理规律

6、的时候，允许以普遍的对称性作为指引物理选修3-5配粤教版你知道章鱼、乌贼是怎样游泳吗？【答案】它们先把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体 表面的孔将水喷出，使身体很快地运动物理选修3-5配粤教版反冲运动与动量守恒1. 原理：反冲运动的基本原理是动量守恒定律2. 公式：若系统的初始动量为零，则动量守恒定律表达 式为：0m1v1m2v2.此式表明，做反冲运动的两部分，它 们的动量大小相等、方向相反，而它们的速率则与质量成反比物理选修3-5配粤教版3研究反冲运动应注意的问题(1) 速度的相对性反冲运动是相互作用的物体间发生的相对运动，已知条件 中告知的常常是物体的相对速度，在应用动量守恒定律时，应

7、将相对速度转换为绝对速度(一般为对地速度)(2) 速度的反向性对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的 反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必然相反在列 动量守恒方程时，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向的另一部分的速度应取负值物理选修3-5配粤教版(3)变质量问题在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，如在火箭的运 动过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，此时 必须取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的所有气体为研 究对象，取相互作用的这个过程为研究过程来进行研究物理选修3-5配粤教版例 1 如图所示，自行火炮(炮管水平)连同炮弹的总质量为 M，在水平路面上

8、以 v1 的速度向右匀速行驶，发射一枚质量为 m 的炮弹后，自行火炮的速度变为 v2，仍向右行驶则炮弹相对炮筒的发射速度 v0 为( )M(v1v2)mv2A M(v1v2)B. mmM(v1v2)2mv2CM(v1v2)m(v1v2)D.mm物理选修3-5配粤教版解析：自行火炮水平匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，系统动量守恒，设向右为正方向，发射前总动量为 Mv1，发射后系统的动量之和为(Mm)v2m(v0v2)，则由动量守恒定律可得：Mv1(Mm)v2m(v0v2)Mv1(Mm)v2M(v1v2)解得 v0v2.mm答案：B物理选修3-5配粤教版【题后反思】在反冲运动中，由于外力远小于内力，

9、所以系统动量守恒但是要注意，当炮弹以某一仰角发射时，竖直方向动量是不守恒的，只有水平方向动量守恒，因此要把速度分解到水平方向，然后再列出水平方向的动量守恒式物理选修3-5配粤教版1从地面竖直向上发射一炮弹，炮弹的初速度v0100m/s.到达最高点时，炮弹在竖直方向上炸成质量不等的两块，上下两块质量之比为32.从爆炸时算起，经过t5s后，第一块碎片先落回发射地点，求爆炸时另一块碎片的速度(g取10m/s2)【答案】50 m/s，方向竖直向上物理选修3-5配粤教版【解析】炮弹爆炸时内力远大于本身的重力，可以用动量守恒定律来处理设向下的一块速度为 v1，方向为正，另一块速度为 v2.由动量守恒定律知

10、 m1v1m2v20，v2爆炸时炮弹离地高度 h0 500 m，2g12，对向下运动的一块有 hv t2gt1又 m1m223，由可得 v250 m/s.配粤教版物理选修3-5“人船模型”问题1特点(1)两个原来静止的物体发生相互作用 (2)系统所受合外力为零，系统动量守恒(3)任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比 2处理方法(1) 确定两物体的位移关系：首先利用动量守恒定律确定 速度关系，进而确定位移关系(2) 确定位移与长度间的关系：首先画出各物体的位移关系示意图，然后确定各长度间的关系，列长度关系式物理选修3-5配粤教版例2如图所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人从

11、静止开始从船头走到船尾，不计水的阻力，求船和人对地面的位移各为多少？物理选修3-5配粤教版解析：设任一时刻人与船速度大小分别为 v1、v2，作用前都静止因整个过程中动量守恒，所以有 mv1Mv2.设整个过程中的平均速度大小为 v 1、v 2，则有 m v 1M v2，称为平均动量守恒两边乘以时间 t 有 m v 1tm v 2t，即L，可求出mx1Mx2.且x1x2x ML；x mL.12mMmM m答案：L M mMLmM物理选修3-5配粤教版2(2019年揭阳模拟) 某人在一条静止的小船上练习射击已知船、人、枪(不包括)和靶的总质量为M，枪内装有n颗的质量为m，枪口到靶的距离为L，每颗出枪

12、口时相对于地面的速度为v，若在发射后一颗时，前一颗已陷入固定在船上的靶中，不计水对船的阻力求：(1) 射出第一颗(2) 发射第n颗(3)发射完n颗后，小船的位移；时，小船的速度；后，船一共能向后移动的距离选修3-5配粤教版物理【答案】(1) m，方向往后 L m(2)vM(n1)mMnm nm(3)LMnm【解析】(1)射出第一颗mvM(n1)mv10时，由动量守恒得解得 v mv1M(n1)m即船的速度为 mv，方向与方向相反M(n1)m物理选修3-5配粤教版飞行时间为 t Lvv1这段时间船移动的位移为 sv t mL1Mnm陷入固定在船上的靶中时mvM(n1)mv1(nmM)v得 v0，

13、即发射下一颗前小船是静止的物理选修3-5配粤教版(2)因此发射第 n 颗时mvM(n1)mvn0船的速度与射出第一颗时一样 mv vM(n1)mn负号表示方向与出射方向相反选修3-5配粤教版物理(3)可见每发射一颗，船都移动距离s，因此发射完n颗后，船一共移动的距离为 nms nsL0Mnm即船一共能向后移动了 nm的距离LMnm物理选修3-5配粤教版动量能量综合问题分析处理力学问题的基本思路方法有三种：一是牛顿定律，二是动量关系，三是能量关系利用动量的观点和能量的观点解 题时应注意下列问题：(1) 动量定理和动量守恒定律是矢量表达式，还可列出分 量表达式；而动能定理和能量守恒定律是标量表达式

14、，绝无分 量表达式(2) 从研究对象上看，动量定理既可研究单体，又可研究系统，但高中阶段一般用于研究单体，动能定理在高中阶段只 能用于研究单体物理选修3-5配粤教版(3) 动量守恒定律和能量守恒定律，是自然界最普遍的规律，它们研究的是物体系统，在力学中解题时必须注意动量守 恒的条件及机械能守恒的条件在应用这两个规律时，当确定 了研究的对象及运动状态变化的过程后，可根据问题的已知条 件和要求解未知量，选择研究的两个状态列方程求解(4) 中学阶段凡可用力和运动的观点解决的问题，若用动 量的观点或能量的观点求解，一般都要比用力和运动的方法要 简便，而中学阶段涉及的曲线运动(a不恒定)、平面内的圆周

15、运动、碰撞等，就中学知识而言，不可能单纯考虑用力和运动的方法物理选修3-5配粤教版例 3 在光滑的水平面上放有质量均为 m 的物体 A 和 B，两者彼此接触如图所示，物体 A 的上表面是半径为 R 的光滑半圆形轨道，轨道顶端距水平面的高度为 h.现有一质量也为 m 的小物体 C 从轨道的顶端由静止状态下滑，已知在运动过程中 A 和 C 始终保接接触试求：(1) 物体 A 和 B 刚分离时，物体 B 的速度；(2) 物体 A 和 B 分离后，物体 C 所能达到距水平面的最大高度物理选修3-5配粤教版解析：(1)当 C 运动到最低点时，A 和 B 开始分离设 A和 B 刚分离时，B 的速度为 vB

16、，C 的速度大小为 vC，根据 A、B、C 组成的系统水平方向动量守恒和机械能守恒，有(mAmB)vBmCvC，mgR1m1v(mm)v2 ，2CCCABB221由以上两式解得 v3gR.B3物理选修3-5配粤教版(2)A 和 B 分离后，C 达到最大高度时速度的竖直方向分量vCy0，A、C 速度相同，设为 v1.根据动量守恒定律，有 mBvB(mAmC)v1，C 位于最大高度时速度 v 112vB3gR.16设 C 能达到距水平面的最大高度为 H，根据机械能守恒定律，有mgh1m12m)v2mgH，v2(mACBBC1C2C 能达到的最大高度 Hh14R.1答案：(1)3gR (2)h14R

17、3物理选修3-5配粤教版【题后反思】本题通过弧形滑槽将三个不同物体连在一起组成系统，当系统中只有重力做功时，各个物体之间只有动能和势能之间的转化，没有机械能与其他形式的能量之间的转化时，则考虑系统的机械能守恒当研究问题涉及多个物体时， 应注意将物理过程弄清楚，选择相应的物体组成系统，在考虑系统时，首选动量守恒进行分析，往往会化繁为简，化难为易这类综合题的解题思路是：理清系统中物体的运动过程，注意物体运动到最高点或最低点时速度相同这一隐含条件物理选修3-5配粤教版3.如图所示，竖直平面内的四分之一光滑圆弧轨道下端与光滑水平桌面相切，小滑块 B 静止在圆弧轨道的最低点.现将小滑块A 从圆弧轨道的最

18、高点无初速度释放.已知圆弧轨道半径R1.8m，小滑块的质量关系是 mB2mA，重力加速度 g 取 10 m/s2.求碰后小滑块 B 的速度大小范围.【答案】2 m/svB4 m/s物理选修3-5配粤教版【解析】滑块 A 下滑过程，根据动能定理可知mgR120mvAA02解得 v06 m/s如果滑块间发生弹性碰撞，则mAv0mAvAmBvB111222mv mvmvA0AABB222联立解得 vB4 m/s如果滑块间发生完全非弹性碰撞，则mAv0(mAmB)vB解得 vB2 m/s联立可得，碰后小滑块B的速度大小范围为2m/svB4m/s.物理选修3-5配粤教版创新综合提高两质量分别为M1和M2的劈A和B，高度相同，例4放在光滑水平面上，A和B的倾斜面都是光滑曲面，曲面下端与水平面相切，如图所示，一质量为m的物块位于劈A的倾斜 面上，距水平面的高度为h.物块从静止滑下，然后又滑上劈B. 求物块在B上能够达到的最大高度物理选修3-5配粤教版解析：物块在劈 A 上下滑时，两者水平方向动量守恒，设到达最低端时，m 的速度为 v1，A 的速度为 vA，取向右为正，则 0mv1M1vA，两者组成的系统机械能守恒，有1122mghmv M v，11A22M1由以上两式解得 v 2gh.1M1m物理选修3-5