20172018学年高中物理选修35教学案19份教科版3实用教案.docx

第节 动量守恒定律的应用 (对应学生用书页码 ) 一、碰撞问题的定量分析 ．碰撞过程中动量守恒 物体在碰撞过程中， 由于碰撞时间极短， 外力远小于碰撞物体间的内力， 故碰撞过程中动量守恒。 ．碰撞过程中的能量 物体在碰撞过程中， 动能不会增加， 碰后当两物体粘合在一起具有共同速度时动能损失最多。 二、中子的发现、反冲与火箭 ．中子的发现 查德威克借助微观粒子碰撞过程中的动量守恒发现了中子。 ．反冲现象及火箭发射 ()反冲： ①反冲现象。 根据动量守恒定律， 如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分， 一部分向某 一个方向运动，另一部分必然向相反方向运动的现象。 ②特点。 ．物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。 ．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。 ．反冲运动中，由于有其他形式能转变为机械能，所以系统的总动能增加。 ()火箭： ①工作原理： 利用反冲运动， 火箭燃料燃烧产生的高温、 高压燃气从尾部喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大速度。 ②影响火箭获得速度大小的因素。 ．喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为 ～ 。 ．质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比。 喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大。 ．判断： ()发生碰撞的两个物体，动量是守恒的。 ( ) ()发生碰撞的两个物体，机械能是守恒的。 ( ) ()碰撞后，两个物体粘在一起，动量是守恒的，但机械能损失是最大的。  (  ) 答案： ()√ () × () √ ． 思考： 如图 --所示，打台球时，质量相等的白球与花球发生碰撞，两个球一定交换速度吗？ 图 -- 提示： 不一定。 只有质量相等的两个物体发生一维弹性碰撞时，系统的总动量守恒，总机械能守恒，才会交换速度，否则不会交换速度。 (对应学生用书页码 ) 碰撞过程满足的条件 在所给的条件不同的情况下， 碰撞情况有各种可能， 但不管哪种情况必须同时满足以下三条： ()系统的总动量守恒。 ()系统的机械能不增加，即′＋′≤＋。 ()符合实际情况，如碰后两者同向运动，应有 前 ≥ 后，若不满足，则该碰撞过程不可能。 ()即使物体在碰撞过程中系统所受合外力不等于零，由于内力远大于外力，所以外力的 作用可以忽略，认为系统的总动量守恒。故分析碰撞问题时，应首先想到动量守恒定律。 ()一般两个硬质小球间的碰撞，都很接近弹性碰撞，常当成弹性碰撞来处理。 ．在光滑水平面上， 两球沿球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞，下列现象可能 的是( ) ．若两球质量相等，碰后以某一相等速率互相分开 ．若两球质量相等，碰后以某一相等速率同向而行 ．若两球质量不等，碰后以某一相等速率互相分开 ．若两球质量不等，碰后以某一相等速率同向而行 解析：选 光滑水平面上两球的对心碰撞符合动量守恒的条件， 因此碰撞前、 后两球组 成的系统总动量守恒。选项，碰撞前两球总动量为零，碰撞后总动量也为零，动量守恒，所 以选项是可能的。选项，若碰撞后两球以某一相等速率同向而行，则两球的总动量不为零， 而碰撞前总动量为零，所以选项不可能。选项，碰撞前、后系统的总动量的方向不同，不符合动量守恒，选项不可能。选项，碰撞前总动量不为零，碰撞后总动量也不为零，方向可能相同，所以选项是可能的。 “子弹打木块”模型的结论及其应用 如图 --所示，一质量为的子弹以速度打入静止在光滑水平面上质量为的 木块， 若子弹进入木块深度为时相对于木块静止， 此时木块位移为， 则由动 量守恒定律有：＝ (＋ )① 图 -- 对子弹由动能定理：－ (＋ )＝－② 对木块由动能定理：＝③ 联立可得：＝－ (＋) ④ 由④式得到的结论：系统损失的机械能等于阻力乘以相对位移，即 ＝。 这种模型与完全非弹性碰撞具有相同的运动特征。 这种模型还有： 运动物块置于光滑水 平面上的木板直至相对静止、 物体冲上放置于光滑水平面上的斜面直至最高点等， 这些情景 中，系统动量守恒 (或某一方向上动量守恒 )，动能转化为其他形式的能，末状态两物体相对静止。 ．如图 --所示，一辆质量为的平板小车在光滑的水平面上以速度做直 线运动，今在小车的前端轻轻地放上一个质量为的物体，物体放在小车上 时相对于地面的水平速度为零， 图 -- 设物体与小车之间的动摩擦因数为μ，为使 物体不致从小车上滑下去，小车的最短长度为多少？ 解析： 达到相对静止时有共同速度 ′ 则由动量守恒有＝ (＋ )′ 平板车的最小长度为两者发生的最小相对距离，设为。 由能量守恒有 μ＝－ (＋ )′ 联立解得＝。 答案： 动量守恒和能量守恒的综合应用 .动量守恒与能量守恒的比较 动量守恒定律 机械能守恒定律 守恒条件 不受外力或所受合外力为零 只有重力和弹力做功 一般表达式 ＋＝′