第四节 动量守恒定律的应用 第2课时 人船模型和子弹打木块模型（教学课件）物理粤教版2019选择性必修第一册

第4.2节 动量守恒定律的应用（二） ——人船模型和子弹打木块模型 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 子弹打木块模型 叁 典例分析 肆 目录 人船模型 贰 课堂小结 伍 课堂引入 第一部分 壹 一、课堂引入 碰碰车相互碰撞 汽车碰撞试验测试 现象观察：游客在玩耍碰碰车时，一点事都没有，但汽车撞击墙壁时，却易受伤。 【问题思考】 思考：两个物体碰撞时，彼此间会受到力的作用，那么一个物体动量的变化和它所受的力与力的作用时间又有怎样的关系呢？ 为什么要安装塑料防装装置？ 为什么航母上战斗机要采用拦阻索减速呢？ 一、课堂引入 人船模型 第二部分 贰 【模型构建】如图所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人从静止开始从船头走到船尾，不计水的阻力，求船和人对地面的位移各为多少？ 【分析】以人和船组成的系统为研究对象，在水平方向 不受外力作用，满足动量守恒．设某时刻人的速度为v1， 船的速度为v2，取人行进的方向为正，则有： 上式换为平均速度仍然成立，即 两边同乘时间t， ， 设人、船位移大小分别为s1、s2，则有， ① 由图可以看出： ② 由①②两式解得， 二、人船模型 s1 s2 二、人船模型 由于组成系统的两物体受到大小相同、方向相反的一对力，故两物体速度大小与质量成反比，方向相反。这类问题的特点：两物体同时运动，同时停止。 由于系统不受外力作用，故而遵从动量守恒定律，又由于相互作用力做功，故系统或每个物体动能均发生变化：力对“人”做的功量度“人”动能的变化；力对“船”做的功量度“船”动能的变化。 利用动量守恒定律，确定两物体的速度关系，在确定两物体通过的位移； 解题时要画出个物体间的位移关系草图，找出各长度间的关系。 【总结】 人船模型中的动力学规律： 人船模型中的动量与能量规律： 处理人船模型的关键： 子弹打木块模型 第二部分 叁 三、子弹打木块模型 子弹打木块模型特点：子弹以水平速度射向原来静止的木块，并留在木块中跟木块共同运动。下面从动量、能量和牛顿运动定律等多个角度来分析这一过程。 【情境】设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为d。设木块对子弹的平均阻力的大小f。 从动量的角度看，子弹射入木块过程中系统动量守恒： ，得 问题1：子弹、木块相对静止时的速度v 三、子弹打木块模型 【情境】设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为d。设木块对子弹的平均阻力的大小为f. 问题2：子弹在木块内运动的时间 t 由动量定理： 对木块有： 对子弹有： 联立两式得： ， 问题3：子弹、木块发生的位移s1、s2以及子弹打进木块的深度d 对子弹用动能定理： , 所以有： 对木块用动能定理： ，所以有： 三、子弹打木块模型 【情境】设质量为m的子弹以初速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为d。设木块对子弹的平均阻力的大小为f. 问题4：系统损失的机械能△Ek、系统增加的内能Q 损失的机械能： 产生的内能： 说明：相互作用力与相对位移（或路程）的乘积等于系统减少的机械能，即 Q=fx相 =△EK，此关系可以直接运用 问题5：子弹不穿过木块，木块的长度（v0、m、M、f一定） 运用功能关系： ，所以有： 典例分析 第四部分 叁 四、典例分析 【典例1】如图所示，有一只小船停靠在湖边码头。一位同学想用一个卷尺粗略测量它的质量。他首先将船平行于码头自由停泊，轻轻从船尾上船，走到船头停下，而后轻轻下船。用卷尺测出船后退的距离d，然后用卷尺测出船长L。已知他的自身质量为m，水的阻力忽略不计，则船的质量为（　　） 四、典例分析 四、典例分析 【典例2】热气球因其色彩艳丽，场面壮观，成为企业宣传所采用的独具特色的广告媒体.如图所示的热气球静止于距水平地面H的高处，一质量为M的人从热气球上沿软绳向