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文档简介
1、课时1分析碰碰车的碰撞探究未知粒子的性质,第1章 1.3动量守恒定律的案例分析,学习目标 1.进一步理解动量守恒的含义,熟练掌握应用动量守恒定律解决问题的方法和步骤. 2.会分析碰撞中的临界问题.,内容索引,题型探究 重点难点 各个击破,达标检测 当堂检测 巩固反馈,题型探究,分析临界问题的关键是寻找临界状态,在动量守恒定律的应用中,常常出现相互作用的两物体相距最近、避免相碰和物体开始反向等临界状态,其临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系,这些特定关系的判断是求解这类问题的关键.,一、分析碰碰车的碰撞(临界问题分析),例1如图1所示,甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏.甲
2、和他的冰车的总质量与乙和他的冰车的总质量都为M30 kg.游戏时,甲推着一个质量为m15 kg的箱子和他一起以v02 m/s的速度滑行,乙以同样大小的速度迎面滑来.,图1,(1)若甲和乙迎面相撞,碰撞后两车以共同的速度运动,求碰撞后两车的共同速度.,答案,解析,答案0.4 m/s,方向与甲车初速度方向相同,解析选择甲整体、箱子、乙整体组成的系统为研究对象, 由动量守恒定律得:(Mm)v0Mv0(2Mm)v 解得v0.4 m/s,方向与甲车初速度方向相同.,(2)为了避免相撞,甲突然将箱子沿冰面推给乙,箱子滑到乙处,乙迅速抓住.若不计冰面摩擦,求甲至少以多大的速度(相对地面)将箱子推出,才能避免
3、与乙地相撞.,答案,解析,答案5.2 m/s,方向与甲车的初速度方向相同,解析要想刚好避免相撞,要求乙抓住箱子后与甲的速度正好相等, 设甲推出箱子后的速度为v1,箱子的速度为v,乙抓住箱子后的速度为v2. 对甲和箱子,推箱子前后动量守恒,以初速度方向为正方向, 由动量守恒定律得(Mm)v0mvMv1 对乙和箱子,抓住箱子的前后动量守恒,以箱子初速度方向为正方向, 由动量守恒定律得mvMv0(mM)v2 刚好不相撞的条件是v1v2 联立以上三式并代入数值解得v5.2 m/s,方向与甲车的初速度方向相同.,动量守恒定律不仅适用于宏观领域也适用于微观领域. 为了探究未知粒子的性质,物理学家常用加速后
4、的带电粒子去轰击它们,这时常要运用动量守恒定律.,二、探究未知粒子的性质,例2用粒子轰击静止氮原子核( N)的实验中,假设某次碰撞恰好发生在同一条直线上.已知粒子的质量为4m0,轰击前的速度为v0,轰击后,产生一个质量为17m0的氧核速度大小为v1,方向与v0相同,且v1 ,同时产生质量为m0的质子,求质子的速度大小和方向.,答案,解析,答案4v017v1方向与v0的方向同向,解析设产生的质子的速度为v2, 由动量守恒定律得:4m0v017m0v1m0v2; 解得:v24v017v1,,即质子飞出的方向与v0的方向同向.,针对训练(多选)一个质子以1.0107 m/s的速度撞入一个静止的铝原子
5、核后被俘获,铝原子核变为硅原子核,已知铝核的质量是质子的27倍,硅核的质量是质子的28倍,则下列判断中正确的是 A.硅原子核速度的数量级为107 m/s B.硅原子核速度的数量级为105 m/s C.硅原子核速度方向跟质子的初速度方向一致 D.硅原子核速度方向跟质子的初速度方向相反,答案,解析,解析铝原子核俘获质子的过程动量守恒, 由动量守恒定律得,mv28mv,故数量级为105m/s,方向跟质子的初速度方向一致,B、C正确.,达标检测,1.(临界问题分析)(多选)如图2所示,长木板B质量m13.0 kg,在其右端放一个质量m21.0 kg的小木块A.现以光滑地面为参考系,给A和B以大小均为4
6、.0 m/s、方向相反的初速度,使A开始向左运动,B开始向右运动,最后A没有滑离B.站在地面的观察者看到在一段 时间内小木块A正在做加速运动,则在这段时间 内的某时刻木板对地面的速度大小可能是 A.1.8 m/s B.2.4 m/s C.2.6 m/s D.3.0 m/s,图2,答案,解析,1,2,解析以A、B组成的系统为研究对象,系统动量守恒,取水平向右为正方向,从A开始运动到A的速度为零时,由动量守恒定律定得:(m1m2)v0m1vB1, 代入数据解得:vB12.67 m/s, 从开始运动到A、B速度相同时,取水平向右为正方向,由动量守恒定律得:(m1m2)v0(m1m2)vB2, 代入数
7、据解得:vB22 m/s, 则在木块A正在做加速运动的时间内B的速度范围为:2 m/svB2.67 m/s. 故选B、C.,1,2,2.(临界问题分析)将两个完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上,水平面光滑.开始时甲车速度大小为3 m/s,方向向右,乙车速度大小为2 m/s,方向向左并与甲车速度方向在同一直线上,如图3所示.,图3,1,2,答案,解析,(1)当乙车速度为零时,甲车的速度多大?方向如何?,答案1 m/s方向向右,解析两个小车及磁铁组成的系统在水平方向不受外力作用,两车之间的磁力是系统内力,系统动量守恒,设向右为正方向. v甲3 m/s,v乙2 m/s. 据动量守恒定律得:mv甲mv乙mv甲, 代入数据解得v甲v甲v乙(32) m/s1 m/s,方向向右.,1,2
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