高中物理第1章碰撞与动量守恒3动量守恒定律的应用教师用书教科版选修3-5.pdf
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1、精品教案可编辑3.动量守恒定律的应用学 习 目 标知 识 脉 络1.知道碰撞的特点和动量守恒的条件,会用动量守恒定律解决实际问题(重点、难点)2.了解中子发现的过程.3.知道反冲现象,了解火箭的工作原理,会用动量守恒定律解决反冲运动的问题(重点、难点)碰 撞 问 题 的 定 量 分 析先填空 1在碰撞现象中,相互作用的时间很短,外力通常远小于碰撞物体之间的内力,可以忽略不计,认为碰撞过程中动量守恒2两物体碰后粘在一起,获得共同速度,这类碰撞属于完全非弹性碰撞再判断 1发生碰撞的两个物体,动量是守恒的()2发生碰撞的两个物体,机械能是守恒的()3碰撞后,两个物体粘在一起,动量是守恒的,但机械能损
2、失是最大的()后思考 如图 1-3-1所示,物体A和B放在光滑的水平面上,A、B之间用一轻绳连接,开始时绳是松弛的,现突然给A以水平向右的初速度v0.(作用过程绳未断)图 1-3-1精品教案可编辑1物体A和B组成的系统动量是否守恒?机械能是否守恒?【提示】动量守恒,机械能不守恒2上述物体A和B之间的作用过程可以视为哪一类碰撞?【提示】完全非弹性碰撞1处理碰撞问题的三个原则(1)动量守恒,即p1p2p1p2.(2)动能不增加,即Ek1Ek2Ek1Ek2.(3)速度要合理碰前两物体同向,则v后v前,碰后,原来在前的物体速度一定增大,且v前v后两物体相向运动,碰后两物体的运动方向不可能都不改变,除非
3、两物体碰撞后速度均为零2三类“碰撞”模型相互作用的两个物体在很多情况下皆可当做碰撞处理,那么对相互作用中两物体相距恰“最近”、相距恰“最远”或恰上升到“最高点”等一类临界问题,求解的关键都是“速度相等”常见的三类模型如下:(1)子弹打击木块模型如图 1-3-2所示,质量为m的子弹以速度v0射中放在光滑水平面上的木块B,当子弹相对于木块静止不动时,子弹射入木块的深度最大,二者速度相等,此过程系统动量守恒,动能减少,减少的动能转化为内能图 1-3-2精品教案可编辑(2)连接体模型如图 1-3-3所示,光滑水平面上的A物体以速度v0去撞击静止的B物体,A、B两物体相距最近时,两物体速度相等,此时弹簧
4、最短,其压缩量最大此过程系统的动量守恒,动能减少,减少的动能转化为弹簧的弹性势能图 1-3-3(3)板块模型如图 1-3-4所示,物块A以速度v0在光滑的水平面上的木板B上滑行,当A在B上滑行的距离最远时,A、B相对静止,A、B的速度相等此过程中,系统的动量守恒,动能减少,减少的动能转化为内能图 1-3-43爆炸与碰撞的对比爆炸碰撞相同点过程特点都是物体间的相互作用突然发生,相互作用的力为变力,作用时间很短,平均作用力很大,且远大于系统所受的外力,所以可以认为碰撞、爆炸过程中系统的总动量守恒过程模型由于碰撞、爆炸过程相互作用的时间很短,作用过程中物体的位移很小,一般可忽略不计,因此可以把作用过
5、程看做一个理想化过程来处理,即作用后物体仍从作用前瞬间的位置以新的动量开始能量情况都满足能量守恒,总能量保持不变不同点动能情况有其他形式的能转化为动能,动能会增加弹性碰撞时动能不变,非弹性碰撞时动能要损失,动能转化为内能,动能减少精品教案可编辑1.如图 1-3-5,两滑块A、B在光滑水平面上沿同一直线相向运动,滑块A的质量为m,速度大小为2v0,方向向右,滑块B的质量为2m,速度大小为v0,方向向左,两滑块发生弹性碰撞后的运动状态是A向_ 运动,B向_ 运动图 1-3-5【解析】选向右为正方向,则A的动量pAm2v02mv0.B的动量pB 2mv0.碰前A、B的动量之和为零,根据动量守恒,碰后
6、A、B的动量之和也应为零【答案】左右2如图 1-3-6所示,质量相等的A、B两个球,原来在光滑水平面上沿同一直线相向做匀速直线运动,A球的速度是6 m/s,B球的速度是2 m/s,不久A、B两球发生了对心碰撞 对于该碰撞之后的A、B两球的速度可能值,某实验小组的同学们做了很多种猜测,下面的猜测结果可能实现的是()【导学号:11010009】图 1-3-6AvA 2 m/s,vB 6 m/sBvA 2 m/s,vB 2 m/sCvA 1 m/s,vB 3 m/sDvA 3 m/s,vB 7 m/sEvA 5 m/s,vB 9 m/s【解析】两球碰撞前后应满足动量守恒定律及碰后两球的动能之和不大于
7、碰前两球的动能之和 即mAvAmBvBmAvAmBvB,12mAv2A12mBv2B12mAvA212mBvB2,答案 D、E 中满足式,但不满足式精品教案可编辑【答案】ABC3如图 1-3-7所示,水平面上O点的正上方有一个静止物体P,炸成两块a、b水平飞出,分别落在A点和B点,且OAOB.若爆炸时间极短,空气阻力不计,则()图 1-3-7A落地时a的速度大于b的速度B落地时a的速度小于b的速度C爆炸过程中a增加的动能大于b增加的动能D爆炸过程中a增加的动能小于b增加的动能E下落过程中a、b两块动量的增量不相等【解析】P爆炸生成两块a、b过程中在水平方向动量守恒,则mavambvb0,即pa
8、pb,由于下落过程是平抛运动,由图知vavb,因此mamb,由Ekp22m知EkaEkb,C 正确,D 错误;由于vavb,而下落过程中a、b在竖直方向的速度增量为gt是相等的,因此落地时仍有vavb,A 正确,B 错误,magtmbgt,E 正确【答案】ACE4(2014山东高考)如图 1-3-8所示,光滑水平直轨道上两滑块A、B用橡皮筋连接,A的质量为m.开始时橡皮筋松弛,B静止,给A向左的初速度v0.一段时间后,B与A同向运动发生碰撞并粘在一起碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间A的速度的两倍,也是碰撞前瞬间B的速度的一半求:图 1-3-8(1)B的质量;(2)碰撞过程中A、B系统机械能的损失精
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