第一章 第4节 动量守恒定律的应用-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册创新导学案word（粤教版2019）

第四节　动量守恒定律的应用 1．会用动量守恒定律分析求解较复杂的实际问题，如多物体、多过程问题.2.了解反冲的概念，能用动量守恒定律解决反冲运动问题，以及“人船模型”问题.3.了解火箭的工作原理，能用动量守恒定律进行简单计算. 一　体育运动中动量守恒的实例 1．篮球运动员腾空投掷篮球时，在篮球脱手瞬间，篮球与人组成的系统在水平方向上动量守恒． 2．在冰面摩擦力可以忽略不计的情况下，冰壶运动员在冰面上掷壶瞬间，运动员与冰壶组成的系统在水平方向上动量守恒． 二　反冲现象 1．定义：如果一个静止的物体在内力的作用下分裂成两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动．这种现象叫作反冲． 2．规律：通常情况下，反冲运动中物体之间相互作用力很大，且作用时间极短，一般都满足内力远大于外力，外力可以忽略不计，可用动量守恒定律来处理． 三　火箭 1．工作原理：火箭的发射过程是一个反冲运动． 2．火箭喷气一次获得的速度的影响因素 (1)火箭喷出燃料的速度. (2)火箭喷出的燃料质量与火箭质量之比. 1．判一判 (1)飞船做圆周运动时，若想变轨，通常需要向前或向后喷出气体，该过程中飞船和喷出的气体所组成的系统动量守恒．(　　) (2)火箭点火后离开地面加速向上运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果．(　　) (3)吹大的气球松手放气时，气球飞快地向后飞出是反冲现象．(　　) (4)反冲运动中，系统的内力做功，系统的总动量虽然守恒，但系统的动能会发生变化．(　　) (5)反冲是系统内力作用的结果，虽然有时系统所受合外力不为零，但由于内力远大于外力，动量近似守恒．(　　) 提示：(1)√　以飞船和喷出的气体所组成的系统为研究对象，内力远大于外部的万有引力，故可认为变轨过程系统动量守恒． (2)×　火箭点火后离开地面向上运动，是由于火箭燃料燃烧产生高温、高压的燃气，燃气从尾部喷管喷出，对火箭施以反作用力，使火箭加速上升． (3)√　气球飞出的原因是气球中的气体从球口喷出，气球由于反冲而向后飞出． (4)√　(5)√ 2．想一想 (1)反冲现象都是有益的吗？ 提示：不是的．如用枪射击时，枪身的反冲会影响射击的准确性． (2)假如在月球上建一座飞机场，螺旋桨飞机可以飞行吗？如果不行应怎么办？ 提示：不可以．螺旋桨飞机是靠转动的螺旋桨与空气的相互作用力飞行的，不能在真空中飞行．若想在真空中飞行，可利用反冲原理． 课堂任务 　多物体、多过程动量守恒问题 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”． 活动1：如图1，冰壶运动员掷出冰壶的瞬间，运动员与冰壶组成的系统动量守恒吗？ 提示：因为冰壶和运动员与冰面的摩擦因数很小，摩擦力远小于系统内力，可以忽略不计，所以掷壶队员与冰壶组成的系统在水平方向上可视为合外力为零，在水平方向上动量守恒． 活动2：掷壶队员手持冰壶以速度v0前行，至前卫线时，将冰壶以相对于手的水平速度v1掷出，掷壶队员与冰壶的质量分别为M、m.冰壶出手后，掷壶队员的速度v是多少？ 提示：以地面为参考系，则冰壶出手瞬间，冰壶相对地的速度为v1＋v.由动量守恒定律，有(M＋m)v0＝Mv＋m(v1＋v)，可得 v＝. 活动3：如图2，运动员掷出的冰壶设为A，其出手后向前滑行一段距离s后将停在目标区圆心的对方冰壶B撞出目标区域，冰壶B距目标区域圆心sB处停下，冰壶A继续向前运动一段距离停在某处．冰壶A即将被抛出至两冰壶刚碰撞结束的过程，掷壶队员与冰壶A、B组成的系统水平方向动量是否守恒？ 提示：冰壶A和运动员滑动的过程受摩擦力减速，摩擦力不可忽略，则冰壶A即将被抛出至两冰壶刚碰撞结束的过程，运动员与冰壶A、B组成的系统水平方向动量不守恒． 活动4：已知两冰壶完全相同，冰面各处粗糙程度相同，两冰壶与冰面的动摩擦因数均为μ，试求出冰壶A停下时距目标区域圆心的距离sA与s、sB满足的关系式． 提示：由活动2知，冰壶A出手后的速度vA＝v1＋v＝v0＋v1.设A与B碰前瞬间A的速度为vAO，碰后瞬间A的速度为vA′，B的速度为vB′，由动能定理有－μmgs＝mv－mv，－μmgsA＝0－mvA′2，－μmgsB＝0－mvB′2；A与B碰撞的过程，根据动量守恒定律有mvAO＝mvA′＋mvB′，联立可得 ＋＝ . 1．动量守恒定律的普适性 (1)动量守恒定律是一个独立的实验定律，它适用于目前为止物理学研究的一切领域． (2)牛顿运动定律和动量守恒定律的比较 ①动量守恒定律与牛顿运动定律在经典力学中都占有极其重要的地位，两者密切相关．牛顿运动定律从“力”的角度反映物体间的相互作用；动量守恒定律从“动量”的角度描述物体间的相互作用． ②用牛顿运动定律解决问题要涉及整个过程中的力，对于过程中是变力的问题解决起来困难，甚至不能求解．而动量守恒定律只涉及始、末两