1.3 动量守恒定律的案例分析 课件 -2023-2024学年高二上学期物理沪教版（2019）选择性必修第一册

第1章 碰撞与动量守恒 3.动量守恒定律的案例分析 教学目标 CONTENT 01 02 03 会用动量守恒定律分析案例解决问题 知道动量守恒定律解决问题比牛顿定律更方便 知道动量守恒的分析步骤 2 1.依据以上情景，你能说一说运用动量守恒定律解决问题的步骤吗？ 新课引入 2.这些情景，运用动量守恒定律解决方便，还是用牛顿第二定律解决更方便一些吗？ 分析碰碰车的碰撞 一 案例分析 案例1. 如图所示，游乐场上，两位同学各驾着一辆碰碰车迎面相撞，此后，两车以共同的速度运动。设甲同学和他的车的总质量为150 kg，碰撞前向右运动，速度的大小为4.5 m/s；乙同学和他的车的总质量为200 kg，碰撞前向左运动，速度的大小为3.9 m/s．求碰撞后两车共同的运动速度。 1.研究对象是什么？ 2.满足动量守恒条件吗？ 解析：研究对象为两车组成的系统（包括人），碰撞过程中系统内力远大于外力，外力可以忽略不计，满足动量守恒条件。 规定甲同学碰前速度方向为正方向， 碰前：甲与他的车m1=150 kg，v1=4.5 m/s， 乙和他的车m2=200 kg，v2=-3.9 m/s 碰后：共同速度为v 根据动量守恒定律： p ＝ p′ m1v1+m2v2＝ (m1+m2)v 得： v＝- 0.3m/s 碰后共同速度大小为0.3 m/s，方向与碰前甲的方向相反。 v v2 v1 探究未知粒子的性质 二 案例分析 案例2. 一个质子以1.0×107 m/s的速度向右与一静止的未知原子核碰撞。已知质子的质量是1.67×10-27 kg，碰撞后质子以6.0×106 m/s的速度反向弹回，未知原子核以4.0×106 m/s的速度向右运动。试确定未知原子核的身份。 1.你能独立分析这个问题吗？ 2.解决这个问题后，你能归纳一下用动量守恒定律解决问题的一般步骤和方法吗？并请同学们帮你评价。 碰撞后 碰撞前 v1 v1′ v2′ 解析：研究对象为质子和未知原子核组成的系统，碰撞过程满足动量守恒条件。 规定质子碰前速度方向为正方向， 碰前：质子m1=1.67×10-27 kg，v1= 1.0×107 m/s，未知原子核m2静止 碰后：质子v1′ =-6.0×106 m/s，未知原子核v2′ =4.0×106 m/s 根据动量守恒定律： p ＝ p′ m1v1＝ m1v1 ′ +m2v2 ′ 得： m2＝6.68×10-27 kg 对照元素周期表，可知该未知原子核是氦核。 碰撞后 碰撞前 v1 v1′ v2′ (1)找：找研究对象(系统包括哪几个物体)和研究过程； (2)析：进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒)； (3)定：规定正方向，确定初末状态动量正负号； (4)列：由动量守恒定律列方程； (5)解：解方程，得出最后的结果，并对结果进行分析。 规律总结 应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法 火箭的发射 章鱼的运动 火箭为什么能离开地球，升入太空，实现飞天梦？章鱼、乌贼是怎样在大海中穿梭自如？你认为火箭升空、章鱼游泳时应用了什么物理原理呢？ 情景分析 1.用一木夹夹住笔的尾部，轻轻地敲一下笔的被夹部分，两者突然分开，你看到两者动了吗？两者运动方向有何特点？ 动手操作 2.自制气球动力小车 ，气球充满气后放气的过程，你看到了什么现象？ 3.你能用学过的物理原理解释吗？ 运动方向相反 小车运动 动量守恒定律 研究反冲现象 三 知能提升 1.反冲现象的定义：在物理学中，把物体系统的一部分向某方向运动，而其余部分向相反方向运动的现象叫做反冲。 3.反冲的防止和应用 2.反冲的特点： （1）物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动 （2）相互作用的内力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理 例1.一火箭喷气发动机每次喷出m=200 g的气体，喷出的气体相对地面的速度v=1000 m/s，设火箭初始质量M=300 kg，发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机第1s末的速度是多大？ 典例精析 解析：不考虑地球引力和空气阻力，火箭与气体系统动量守恒。 火箭在第1s内喷出气体20m（m=0.2kg），速度为v=1000 m/s， 箭体质量M-20m，速度v′， 由动量守恒定律， v p ＝ p′ 0＝ (M－20m)v′ －20mv 以火箭运动方向为正方向 得， v′ ＝13.5m/s v′ 例2.如图所示，长为L的船静止在平静的水面上，立于船尾的人的质量为 m，船的质量为M，不计水的阻力，人从船尾走到船头的过程中，求船对地面的运动位移大小。 解析：人船系统动量守恒 由动量守恒定律， p ＝ p′ 以人运动方向为正方向 v1 v2 s1 s2 L 1．一个静止的质量为M的不稳定原子核