第四节 动量守恒定律的应用 第1课时 反冲系列问题（教学课件）物理粤教版2019选择性必修第一册

第4.1节 动量守恒定律(一 ) ——反冲系列问题 第一章 动量和动量守恒定律 粤教版选择性必修一 课堂引入 壹 动量守恒定律的应用 贰 反冲系列问题 叁 典例分析 肆 目录 课堂小结 伍 课堂引入 第一部分 壹 一、课堂引入 现象观察：坦克发射炮弹时，车身会向后运动一下。 思考：坦克后座为什么要加固，发射炮弹时，车身为啥会向后移动？ 【观察与思考】 动量守恒定律的应用 第二部分 贰 二、动量守恒定律的应用 情景：冰壶运动是在冰上进行的一种投掷性竞赛项目，为冬奥会比赛项目。掷壶队员手持冰壶从本垒圆心向前的速度v0=1m/s，至前卫线冰壶出手瞬间，冰壶在水平方向上相对于手的速度v1=2 m/s，设掷壶队员的质量为M=60kg，冰壶的质量m=20kg。冰面的摩擦力可以忽略不计。 【问题思考】 （1）掷壶队员与冰壶组成的系统的动量守恒吗？ （2）冰壶出手后，掷壶队员的速度是如何变化的？ 1、案例：冰壶运动 二、动量守恒定律的应用 1、案例：冰壶运动 情景：冰壶运动是在冰上进行的一种投掷性竞赛项目，为冬奥会比赛项目。掷壶队员手持冰壶从本垒圆心向前的速度v0=1m/s，至前卫线冰壶出手瞬间，冰壶在水平方向上相对于手的速度v1=2 m/s，设掷壶队员的质量为M=60kg，冰壶的质量m=20kg。冰面的摩擦力可以忽略不计。 分析：掷壶队员与冰壶组成的系统在水平方向上动量守恒，根据动量守恒定律： 得： 代入数据得： ， 方向不变 二、动量守恒定律的应用 冰壶运动除了上述掷壶过程遵守动量守恒定律，还有哪些过程也遵守动量守恒定律？请和同学一起深入研究，建立相应的物理模型进行定量分析，并与其他同学分享。 【讨论与交流】 提示：冰壶碰撞过程中，两个冰壶组成的系统动量守恒。 分析：冰壶与冰面间的动摩擦因素很小，摩擦力很小；且冰壶碰撞时间极短，内力远远大于外力，故摩擦力可以忽略不计，可认为系统所受合外力为零。 物理建模：两个小球的相互碰撞 二、动量守恒定律的应用 （1）找：研究对象（系统包括那几个物体）+研究过程； （2）析：分离分析，判断系统动量是否守恒（或在某一方向上是否守恒）； （3）定：规定正方向，确定初末状态动量的正负，画好分析图； （4）列：根据动量守恒定律列方程； （5）算：合力运算求结果，并对结果进行分析。 2、动量守恒定律应用的一般解题步骤 二、动量守恒定律的应用 （1）动量是矢量，相互作用的物体组成的系统的总动量是指组成系统的所有物体的动量的矢量和，而不是代数和。在具体计算时，经常采用正交分解法。 （2）在合外力为零时，系统的总量保持不变，系统的内力只能改变系统内物体的动量,却不能改变系统的总动量。在合外力不为零时，系统的总动量就会发生改变,但在垂直于合外力方向上，系统的动量应保持不变。 (3)在处理实际问题时，若系统受到的合外力不为零，而内力远远大于外力,仍可以把它当作合外力为零进行处理，运用动量守恒定律解决问题如遇到碰撞、爆炸等时间极短的问题时，可忽略外力，系统动量近似认为守恒。 （4）动量守恒定律对于分子原子等微观粒子也适用。因此,动量守恒定律是一条基本规律，它比牛顿运动定律的应用更为普遍。 3、应用动量守恒定律时应注意的事项 反冲系列问题 第三部分 叁 三、反冲系列问题 如果一个静止的物体在内力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。 动量守恒定律。如果系统的一部分获得了某一方向的动量，系统的剩余部分就会在这一方向的反方向上获得同样大小的动量； （1）物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动； （2）反冲运动中物体之间相互作用力很大，且作用时间段，一般满足内力远大于外力，可用动量守恒定律来处理； （3）反冲运动中，有其他形式的能量转化为机械能，所以系统的总动能增加。 2.基本原理： 1.定义： 3.特点： （2）决定火箭增加的速度△v的因素 三、反冲系列问题 火箭的飞行应用了反冲的原理，靠喷出的气流的反冲作用来获得巨大的速度； 反冲小车停在光滑的桌面上，车上固定一个用胶塞塞住封口的试管。试管内充满空气，用车上的酒精灯加热试管尾端。当试管内的空气达到一定温度时，胶塞从试管口喷出。 3.火箭的发射： （1）原理： 情景： 三、反冲系列问题 3.火箭的发射： 设反冲小车总质量为M，胶塞质量为m，胶塞喷出时，胶塞相对于地面的速度为v，此时，小车相对于地面的速度是多少？ 由动量守恒定律： 结论：火箭喷出的燃料速度越大，喷出的燃料质量与火箭质量之比越大，则火箭获得的速度越大。 现代火箭喷气速度v