高中物理動(dòng)量守恒研究歸納提升教案魯科版選修

1、第1章 動(dòng)量守恒研究動(dòng)量定理的應(yīng)用1.基本方法(1)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行全面的受力分析，確定所受外力的總沖量(2)具體分析物理過(guò)程，分析所涉及的力的沖量和研究對(duì)象初、末狀態(tài)的動(dòng)量(3)由于動(dòng)量定理是一個(gè)矢量式，解題時(shí)必須先規(guī)定正方向再列式求解2動(dòng)量定理與牛頓定律對(duì)于恒力相互作用的問(wèn)題(如一物體在另一物體表面滑動(dòng)，有摩擦力作用)，用牛頓定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式也可解決，但使用動(dòng)量定理更方便由于動(dòng)量定理也適用變力作用情況，比牛頓定律更優(yōu)越，因此在解題時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮(2012·楊陵檢測(cè))國(guó)產(chǎn)水刀超高壓數(shù)控萬(wàn)能水切割機(jī)以其神奇的切割性能在北京國(guó)際展覽中心舉行的第五屆國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上引起轟動(dòng)，它能切割40

2、mm厚的鋼板，50 mm厚的大理石等材料水刀就是將普通的水加壓，使其從口徑為0.2 mm的噴嘴中以800 m/s1 000 m/s的速度射出的水射流，我們知道，任何材料，承受的壓強(qiáng)都有一定限度，下表列出了一些材料所能承受的壓強(qiáng)限度.橡膠5×107 Pa花崗石1.2×108 Pa2.6×108 Pa鑄鐵8.8×108 Pa工具鋼6.7×108 Pa設(shè)想有一水刀的水射流橫截面積為S，垂直入射的速度v800 m/s，水射流與材料接觸后，速度為零，且不附著在材料上，水的密度1.0×103 kg/m3，則：(1)推導(dǎo)水刀產(chǎn)生壓強(qiáng)p的表達(dá)式；(2

3、)判斷此水刀不能切割上述材料的哪幾種？【解析】取t時(shí)間內(nèi)噴出的水為研究對(duì)象，這部分水的質(zhì)量為mSvt，這部分水經(jīng)過(guò)時(shí)間t后速度都由v變?yōu)榱悖∷畤姵龇较驗(yàn)檎较?，?duì)這部分水由動(dòng)量定理得Ftm×(0v)，得材料對(duì)水的作用力FSv2，由牛頓第三定律可知水對(duì)材料的作用力FFSv2由pv2，得水刀產(chǎn)生的壓強(qiáng)p6.4×108 Pa由于此壓強(qiáng)小于表中所列的鑄鐵和工具鋼兩種材料所能承受的壓強(qiáng)限度，所以水刀不能切割鑄鐵和工具鋼【答案】(1)pv2(2)鑄鐵和工具鋼1一質(zhì)量為100 g的小球從0.80 m高處自由下落到一厚軟墊上，若從小球接觸軟墊到小球陷至最低點(diǎn)經(jīng)歷了0.20 s，則這段時(shí)間

4、內(nèi)軟墊對(duì)小球的沖量為(取g10 m/s2，不計(jì)空氣阻力)()A0.2 N·sB0.4 N·sC0.6 N·s D0.8 N·s【解析】小球落至軟墊時(shí)的速度v04 m/s，取豎直向上為正方向，對(duì)小球與軟墊作用過(guò)程應(yīng)用動(dòng)量定理得：Imgt0(mv0)，Imgtmv0(0.1×10×0.20.1×4) N·s0.6 N·s，故C正確【答案】C爆炸與碰撞的比較名稱比較項(xiàng)目爆炸碰撞相同點(diǎn)過(guò)程特點(diǎn)都是物體間的相互作用突然發(fā)生，相互作用的力為變力，作用時(shí)間很短，平均作用力很大，且遠(yuǎn)大于系統(tǒng)所受的外力，所以可以認(rèn)為碰撞、

5、爆炸過(guò)程中系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒過(guò)程模型由于碰撞、爆炸過(guò)程相互作用的時(shí)間很短，作用過(guò)程中物體的位移很小，一般可忽略不計(jì)，因此可以把作用過(guò)程看做一個(gè)理想化過(guò)程來(lái)處理，即作用后物體仍從作用前瞬間的位置以新的動(dòng)量開(kāi)始運(yùn)動(dòng)能量情況都滿足能量守恒，總能量保持不變不同點(diǎn)動(dòng)能情況有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，動(dòng)能會(huì)增加彈性碰撞時(shí)動(dòng)能不變，非彈性碰撞時(shí)動(dòng)能有損失，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，動(dòng)能減少假設(shè)一質(zhì)量為m的煙花從地面上A點(diǎn)以速度v豎直上升到最大高度處炸裂為質(zhì)量相等的兩塊，沿水平方向向相反的兩個(gè)方向飛出，假設(shè)其中一塊落在距A點(diǎn)距離為s處，不計(jì)空氣阻力，煙花炸裂時(shí)消耗的化學(xué)能80%轉(zhuǎn)化為動(dòng)能求：(1)煙花上升的最大高度；(2)

6、煙花炸裂后其中一塊水平飛出時(shí)的速度大小；(3)煙花炸裂時(shí)消耗的化學(xué)能【解析】(1)由豎直上拋公式得煙花上升的最大高度h.(2)設(shè)煙花炸裂后其中一塊水平飛出時(shí)的速度大小為v1，由平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律得sv1t，hgt2解得v1.(3)煙花炸裂時(shí)動(dòng)量守恒，有v1v20，解得另一塊的速度為v2v1由能量守恒定律得煙花炸裂時(shí)消耗的化學(xué)能Emv.【答案】(1)(2)(3)2(2013·青島二中檢測(cè))向空中發(fā)射一物體，不計(jì)空氣阻力當(dāng)此物體的速度恰好沿水平方向時(shí)，物體炸裂成A、B兩塊，若質(zhì)量較大的A塊的速度方向仍沿原來(lái)的方向，則()AB的速度方向一定與初速度方向相反B從炸裂到落地的這段時(shí)間里，A飛行的水平

7、距離一定比B的大CA、B一定同時(shí)到達(dá)水平地面D在炸裂過(guò)程中，A、B受到的爆炸力的沖量大小一定相等【解析】物體炸裂過(guò)程發(fā)生在物體沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于物體在水平方向不受外力，所以沿水平方向動(dòng)量守恒，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：(mAmB)vmAvAmBvB.當(dāng)vA與原來(lái)速度v同向時(shí)，vB可能與vA相反，也可能與vA同向，第二種情況是由vA的大小沒(méi)有確定，題目只講A的質(zhì)量較大，但若vA很小，則mAvA還可能小于原動(dòng)量(mAmB)v，這時(shí)，vB的方向會(huì)與vA的方向一致，即與原來(lái)的運(yùn)動(dòng)方向相同，所以A不正確；A、B兩塊在水平飛行的同時(shí)，豎直方向做自由落體運(yùn)動(dòng)，即做平拋運(yùn)動(dòng)，落地時(shí)間由t決定，因?yàn)閔相同，所以落

8、地時(shí)間一定相等，選項(xiàng)C是正確的；由于水平飛行距離xvt，A、B兩塊炸裂后的速度大小關(guān)系不確定，所以B不正確；根據(jù)牛頓第三定律，A、B所受爆炸力FAFB，力的作用時(shí)間相等，所以沖量IFt的大小一定相等，所以D是正確的【答案】CD動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用1.動(dòng)量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律之一，應(yīng)用動(dòng)量守恒定律能夠解決很多由牛頓運(yùn)動(dòng)定律難以解決的問(wèn)題然而，實(shí)際問(wèn)題錯(cuò)綜復(fù)雜，靈活多變，這就要求我們?cè)趹?yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，應(yīng)特別注意動(dòng)量守恒定律的“六性”，即條件性、系統(tǒng)性、矢量性、相對(duì)性、同時(shí)性和普遍性2人船模型問(wèn)題人船模型問(wèn)題的特點(diǎn)是：兩個(gè)原來(lái)靜止的物體相互作用，所受合外力為零解題時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：(1)

9、處理此類題目的關(guān)鍵是正確地畫(huà)出草圖，確定各物體的位移(2)速度和位移都是對(duì)同一參考系而言的3多物體構(gòu)成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒問(wèn)題對(duì)于兩個(gè)以上的物體組成的物體系，由于物體較多，相互作用的情況也不盡相同，作用過(guò)程較為復(fù)雜，雖然仍可對(duì)初、末狀態(tài)建立動(dòng)量守恒的關(guān)系式，但因未知條件過(guò)多而無(wú)法求解這時(shí)往往要根據(jù)作用過(guò)程中的不同階段，建立多個(gè)動(dòng)量守恒的方程，或?qū)⑾到y(tǒng)內(nèi)的物體按相互作用的關(guān)系分成幾個(gè)小系統(tǒng)，分別建立動(dòng)量守恒的方程圖11兩只船平行逆向航行，如圖11所示航線鄰近，當(dāng)它們頭尾相齊時(shí)，由每一只船上各投質(zhì)量m50 kg的麻袋到對(duì)面一只船上去，結(jié)果載重較小的一只船停了下來(lái)，另一只船則以v8.5 m/s的速度向原方

10、向航行，設(shè)兩只船及船上的載重量分別為m1500 kg及m21 000 kg，則在交換麻袋前兩只船的速率為多少？(水的阻力不計(jì))【解析】在此問(wèn)題中，只考慮船在原運(yùn)動(dòng)方向上的動(dòng)量特別指出的是，拋出的物體由于慣性的原因，在原運(yùn)動(dòng)方向上的速度不變選取投出麻袋后小船和從大船投過(guò)來(lái)的麻袋為系統(tǒng)，并以小船的速度方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量守恒定律有：(m1m)v1mv20，即450v150v20，選取投出麻袋后大船和從小船投過(guò)的麻袋為系統(tǒng)有：(m2m)v2mv1m2v，即950v250v11 000×8.5 kg·m/s，選取四個(gè)物體為系統(tǒng)有：m1v1m2v2m2v，即500v11 000v21 000×8.5 kg·m/s，聯(lián)立式中的任意兩式解得：v11 m/s，v29 m/s.【答案】1 m/s9 m/s3(2013·山東高考)如圖12所示，光滑水平軌道上放置長(zhǎng)板A(上表面粗糙)和滑塊C，滑塊B置于A的左端，三者質(zhì)量分別為mA2 kg、mB1 kg、mC2 kg.開(kāi)始時(shí)C靜止，A、B一起以v05 m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)，A與C發(fā)生碰撞(時(shí)間極短)后C向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，A、B再次達(dá)到共同速度一起向右運(yùn)動(dòng)，且恰好不再與C發(fā)生碰撞求A與C碰撞后瞬間A的速度大小圖12【解析】因碰撞時(shí)間極短，A與C碰撞過(guò)程動(dòng)