(讲义)第1章 第4节 动量守恒定律的应用-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册(粤教版2019)

第四节　动量守恒定律的应用 1．理解动量守恒定律并会运用动量守恒定律解决实际问题． 2．知道什么是反冲运动，了解它在实际中的简单应用． 3．了解火箭的飞行原理和主要用途． 1．反冲 (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方向运动的现象． (2)特点：作用时间极短，一般都满足内力远大于外力，故可用动量守恒定律处理． 2．火箭 (1)原理：火箭的发射过程是一个反冲运动． (2)影响火箭速度的因素：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． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)． (1)如果系统的机械能守恒，则动量不一定守恒． (√) (2)只要系统内存在摩擦力，动量不可能守恒． (×) (3)做匀速圆周运动的物体动量是守恒的． (×) (4)一切反冲现象都是有益的． (×) 2．运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是(　　) A．燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭 B．火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭 C．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭 D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭 B　[火箭的工作原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时使火箭获得反冲速度，故正确答案为B．] 3．如图所示是一门旧式大炮，炮车和炮弹的质量分别是M和m，炮筒与地面的夹角为θ，炮弹射出出口时相对于地面的速度为v0，不计炮车与地面的摩擦，试求炮身后退的速度大小？ [解析]　取炮弹与炮车组成的系统为研究对象，因不计炮车与地面的摩擦，所以水平方向动量守恒，炮弹发射前，系统的总动量为零，炮弹发射后，炮弹的水平分速度为v0cos θ，设v0的水平方向为正方向，由动量守恒定律有mv0cos θ－Mv＝0，所以炮车向后反冲的速度大小为v＝． [答案]　 在光滑的水平面上有一辆平板车，一个人站在车上用大锤敲打车的左端，如图所示． (1)人和大锤组成的系统动量守恒吗？ (2)在连续敲打下，这辆车能否持续地向右运动？ 提示：(1)以人和大锤组成的系统为研究对象时，人受到平板车施加的摩擦力，系统所受合外力不为零，动量不守恒，地面光滑，以人、大锤和平板车为系统动量守恒． (2)当把锤头打下去时，锤头向右摆动，系统总动量要为零，车就向左运动；举起锤头时，锤头向左运动，车就向右运动．用锤头连续敲击时，车只是左右运动，一旦锤头不动，车就会停下来，所以车不能持续向右运动． 　动量守恒的判断 动量守恒定律成立条件的四种情况 (1)系统不受外力作用，这是一种理想化的情形，如宇宙中两星球的碰撞，微观粒子间的碰撞都可视为这种情形． (2)系统受外力作用，但所受合外力为零．像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形． (3)系统受外力作用，但当系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时，系统的总动量近似守恒．例如，抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间，弹片所受火药爆炸时的内力远大于其重力，重力完全可以忽略不计，系统的动量近似守恒． (4)系统受外力作用，所受的合外力不为零，但在某一方向上合外力为零(或某一方向上内力远远大于外力)，则系统在该方向上动量守恒． 【典例1】　(多选)下列四幅图所反映的物理过程中，系统动量守恒的是(　　) 　　 　　 AC　[A图中，在光滑水平面上，子弹射入木块的过程中，子弹与木块组成的系统在水平方向上不受外力，竖直方向上所受合力为零，系统动量守恒，故A正确；B图中，剪断细线，弹簧恢复原长的过程中，墙壁对滑块有作用力，系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，故B错误；C图中，木球与铁球组成的系统所受合力为零，系统动量守恒，故C正确；D图中，木块下滑过程中，斜面始终受挡板作用力，系统动量不守恒，故D错误．] [跟进训练] 1．(多选)如图所示，小车与木箱紧挨着静止放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱．关于上述过程，下列说法中正确的是(　　) A．男孩和木箱组成的系统动量守恒 B．小车与木箱组成的系统动量守恒 C．男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒 D．木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量不同 CD　[在男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱的过程中，男孩和木箱组成的系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，故A错误；小车与木箱组成的系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，故B错误；男孩、小车与木箱三者组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，故C正确；木箱、男孩、小车组成的系统动量守恒，木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相等，方向相反，木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量不相同，故D正确．故选C、D．] 　动量守恒定律的