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高中物理 选择性必修 第一册 (L)
第1章 动量及其守恒定律
拓展课一 动量守恒定律应用的常见模型
第1章 动量及其守恒定律
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第1章 动量及其守恒定律
►对点例练
如图所示,质量为m的人站在质量为M、长为L的静止小船的右端,小船的左端靠在岸边,当他向左走到船的左端时,船左端离岸多远?(忽略水的阻力)
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第1章 动量及其守恒定律
栏目索引
关键能力 互动探究
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第1章 动量及其守恒定律
关键能力 互动探究
从图中可以看出,人、船的位移l1和l2大小之和等于L,
即l1+l2=L,
由以上各式解得l1=L,l2=L,
即船左端离岸的距离为L。
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第1章 动量及其守恒定律
[练1] 如图所示,一个倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上,该斜面体质量为M,顶端高度为h。今有一质量为m的小物体,沿其光滑斜面下滑,当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时,斜面体在水平面上移动的距离是( )
A. B.
C. D.
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第1章 动量及其守恒定律
C 解析:由题知,m与M组成的系统在水平方向上动量守恒,设m在水平方向上对地位移为x1,M在水平方向上对地位移为x2,因此有mx1-Mx2=0,又x1+x2=,可得x2=,C正确。
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第1章 动量及其守恒定律
[练2] 质量为M的热气球吊筐中有一质量为m的人,共同静止在距地面为h的高空中。现从气球上放下一根质量不计的软绳,为使此人沿软绳能安全滑到地面,则软绳至少有多长( )
A. B.
C. D.
D 解析:如图所示,
设绳长为L,人沿软绳滑至地面的时间为t,由图可知,L=x人+x球,设人下滑的平均速度为v人,气球上升的平均速度为v球,取热气球运动方向为正方向,由动量守恒定律得Mv球-mv人=0,即M-m=0,Mx球-mx人=0,又有x人+x球=L,x人=h,解得L=h,D正确。
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第1章 动量及其守恒定律
“人船”模型问题应注意以下两点
(1)适用条件
①系统由两个物体组成且相互作用前静止,系统总动量为0;
②在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒(如水平方向或竖直方向)。
(2)画草图
解题时要画出各物体的位移关系草图,找出各长度间的关系,注意两物体的位移均相对同一参考系。
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第1章 动量及其守恒定律
探究点二 碰撞的常见模型 (科学思维之提升)
►要点归纳
模型分类
特点及满足的规律
子弹打木块模型
子弹打入位于光滑水平面上的木块而未穿出时,系统动量守恒、能量守恒,有mv0=(m+M)v、fL相对=mv-(M+m)v2;木块无论是固定还是放于光滑水平面上,一般认为两种情况下子弹所受阻力相等,子弹完全穿出时系统产生的热量相等
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第1章 动量及其守恒定律
模型分类
特点及满足的规律
弹簧模型
(弹簧固定在两物体上,水平面光滑)
弹簧处于最长(最短)状态时,两物体速度相等,弹性势能最大,系统满足动量守恒、机械能守恒,有m1v0=(m1+m2)v共、m1v=(m1+m2)v+Epm;弹簧再次处于原长时弹性势能为0,系统满足动量守恒、机械能守恒,有
m1v0=m1v1+m2v2、m1v=
m1v+m2v,v1=v0、v2=v0
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第1章 动量及其守恒定律
模型分类
特点及满足的规律
光滑圆弧
轨道模型
小物块运至最高点时,m与M具有共同的水平速度,且m不可能从此处离开轨道,系统水平方向动量守恒、系统机械能守恒,有mv0=(M+m)v共、mv=(M+m)v+mgR;小物块运至最低点时,m与M分离,水平方向动量守恒、系统机械能守恒,有mv0=mv1+Mv2、mv=mv+Mv
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第1章 动量及其守恒定律
►对点例练
如图所示是冲击摆装置,塑料制成的摆块用绳悬挂起来,使它只能摆动不能转动。摆块中间正对枪口处有一水平方向的锥形孔,孔的内壁垫有泡沫塑料,当弹丸射入后迅速停住,然后与摆块一起摆动,读出摆线偏离竖直方向的最大角度,就可求出弹丸的速度。某次实验中,弹簧枪射出的弹丸以某一速度v0(未知)水平射入静止的摆块,读出摆线偏离竖直方向的最大角度α=37°,然后将摆块拉到摆线偏离竖直方向的角度β=60°由静止释放,当摆块摆到最低位置时