陕西省安康市石泉县江南高级中学高中物理选修3-5沪科版：1.3 动量守恒定律的案例分析 课件+教学设计 (2份打包)

第一章 碰撞与动量守恒 第３节　动量守恒定律的案例分析 4．知道火箭的飞行原理和主要用途，了解我国航空、航天事业的巨大成就。 2．认识反冲运动，并能举出几个反冲运动的实例。 3．结合动量守恒定律对反冲运动做出解释，进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力。 1.深刻理解动量守恒定律，练习用动量守恒定律解决实际问题。 学习目标定位 如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。 1、内容 2、表达式 3、适用条件 (1)系统不受外力；(理想条件) (2)系统受到外力，但外力的合力为零；(实际条件) (3)系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒；(近似条件） (4)系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条，但在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒.(单向条件) 问题1：动量守恒定律的理解 审题指导 ③ 本题中研究的是哪一个过程？该过程的初状态和末状态分别是什么？ ①本题中相互作用的系统是什么？ ②分析系统受到哪几个外力的作用？是否符合动量守恒的条件？ 碰撞前、后 地面摩擦力和空气阻力 远小于内力 动量守恒 系统 外力 内力 如图所示，在游乐场上，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150kg，碰撞前向右运动，速度的大小为4.5m/s；乙同学和他的车的总质量为200kg，碰撞前向左运动，速度的大小为3.9m/s。求碰撞后两车的共同速度。 问题2：通过课本案例，你如何分析碰碰车的碰撞？ F2 N2 N1 F1 G1 G2 解析 设向右为正方向 碰撞前的总动量为 碰撞后的总动量为 由动量守恒定律可得： 所以 代入数值，得 如图所示，在游乐场上，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150kg，碰撞前向右运动，速度的大小为4.5m/s；乙同学和他的车的总质量为200kg，碰撞前向左运动，速度的大小为3.9m/s。求碰撞后两车的共同速度。 问题2：通过课本案例，你如何分析碰碰车的碰撞？ m1 x 0 m2 m1 m2 解析 设向右为正方向 由动量守恒定律可得： 所以 代入数值，得 可知未知核为氦核。 问题3：通过课本案例，如何运用动量守恒定律探究未知粒子的性质？ 一质子以1.0×107m/s的速度向右与一个静止的未知的核碰撞。已知质子的质量是1.67×10-27kg，碰撞后质子以6.0×106m/s的速度反向弹回，未知核以4.0×106m/s的速度向右运动。试确定未知核的“身份”。 m1 m1 m2 x * 炮弹发射 问题4：你能举出反冲运动应用与防止的一些例子吗？ 章鱼 止退犁 灌溉喷水器 气体喷出是因为球壁对球内气体有作用力的冲量使气体的动量增加，气体对球壁的反作用力冲量使气球的动量也增加。 (1)、用动量定理分析： (2)、用动量守恒定律分析： 反冲运动是相互作用物体之间的作用力与反作用力产生的效果。反冲过程中，系统的合外力一般不为零；但反冲运动中如果属于内力远大于外力的情况，可认为反冲运动中系统动量是守恒的。 问题5：把一个气球吹起来，用手握住气球的吹气口，然后突然放开，让气体喷出，观察气球的运动。气球为什么会沿气嘴相反方向运动？ 1、速度的反向性 2、速度的相对性 一静止的质量为M的气球和气体，以对地速度v放出质量m的气体，研究剩余部分和气球相对于地的速度。 3、变质量问题： 设v方向为正方向, 根据动量守恒定律 分析 注意 问题5：进一步分析气球的运动？ v’ v M-m m 问题6：神舟七号飞船和火箭为什么能离开地球，升上天空？ 火箭发射喷射出来的燃气的质量为m1，燃料燃尽后火箭的质量为m2，火箭燃气的喷射速度为v1，燃料燃尽后火箭的飞行速度v2为多大？ 在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以发射前、后总动量守恒。 m1 v1 +m2 v2 = 0 解析 负号表示速度方向与喷出的燃气方向相反 多级火箭能及时把空壳抛掉，使火箭的总质量减少，因而能够达到很高的速度，可用来完成洲际导弹、人造卫星、宇宙飞船的发射工作，但火箭的级数不是越多越好，级数越多构造越复杂，工作的可靠性越差，目前多级火箭一般都是三级。 燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度及质量比决定 问题7：如何分析火箭发射呢？ v1 m1 v2 m2 * 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＝1 000 m/s。设此火箭初始质量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作用的情况下，火箭发动机1s末的速度是多大？ 以火箭和喷出的20次气体为研究对