高中物理沪教版(2019)选择性必修一 课件 1.3 动量守恒定律的案例分析(共19张PPT)

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名称 高中物理沪教版(2019)选择性必修一 课件 1.3 动量守恒定律的案例分析(共19张PPT)
格式 pptx
文件大小 13.1MB
资源类型 教案
版本资源 沪科版(2019)
科目 物理
更新时间 2023-09-27 15:56:15

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文档简介

(共19张PPT)
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
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

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

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

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,当它放射出质量为m、速度为v的粒子后,原子核剩余部分的速度为(  )
跟踪练习
B
分析:根据动量守恒定律研究整个原子核
A.
-v
B.
C.
D.
0= mv +(M-m)v′
v′=
2.向空中斜向上发射一物体,不计空气阻力,当物体的速度恰好沿水平方向时,物体炸裂成a、b两块,若质量较大的一块a的速度方向仍沿原来的方向,则( )
A.b的速度方向一定与原速度方向相反.
B.从炸裂到落地这段时间里,a飞行的水平距离一定比b的大
C.a、b一定同时到达水平地面
D.炸裂后a、b的动量大小相等,方向相反
C
a
b
分析:当炸弹爆炸瞬间,炸弹具有水平方向的速度,并且水平方向不受外力.所以水平方向炸弹的动量守恒,那么以后a、b两块的动量和一定保持不变,且方向一定与原来水平方向相同,所以b的速度方向也可能与原方向相同.故AD错误。由于两者具有水平方向的速度且高地高度相同,因此一定同时落地,C正确。由于不知a、b速度的大小所以无法比较a、b飞行的水平距离.B错误。
3.载人气球原来静止在空中,与地面距离为H,已知人的质量为m,气球质量(不含人的质量)为M.若人要沿轻绳梯返回地面,则绳梯的长度至少为多长?
解析:以人和气球为系统,系统所受合外力为零,动量守恒。
规定竖直向下为正方向
由动量守恒定律,
p = p′
L
v2
v1
h
H
地面
本节内容结束