1.4 动量守恒定律的应用 (共22张PPT) 课件 2024-2025学年高二物理粤教版（2019）选择性必修第一册

(共22张PPT)
第一章 动量和动量守恒定律
第4节 动量守恒定律的应用
生活中的碰撞现象
都适合用动量守恒定律分析.
1.动量守恒定律的普适性：适用于计算合外力为零时系统中物体相互作用的规律。
（1）不仅适用于正碰，也适用于斜碰；
（2）不仅适用于碰撞，也适用于任何形式的互相作用；
（3）不仅适用于两个物体组成的系统，也适用于多个物体组成的系统。
动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律
01 动量守恒定律的应用
2.应用动量守恒定律解决问题的思路
明确研究对象，确定系统的组成
受力分析，分清内力、外力，确定动量守恒
规定正方向，确定初、末动量
根据动量守恒定律，建立方程，求出结果
情境：假设掷壶运动员手持冰壶从本垒圆心向前的速度v0=1m/s，至前卫线冰壶出手瞬间，冰壶在水平方向上相对于手的速度v1=2m/s。已知掷壶运动员的质量M=60kg，冰壶的质量m=20kg，则冰壶出手后，运动员的速度如何变化？
（1）掷壶队员与冰壶组成的系统的动量守恒吗？
（2）冰壶出手后，掷壶队员的速度是如何变化的？
解：以地面为参考系，取初速度方向为正方向
冰壶出手时，假设掷壶队员的速度为v，方向沿正方向，则冰壶的对地速度为v+v1：
根据系统动量守恒定律有：
（M+m）v0 = Mv + m（v+v1）
整理可得：v=
代入数据求得：v= 0.5m/s，方向不变。
物理情景：反冲小车停在光滑的桌面上，车上固定一个用胶塞塞住封口的试管。试管内充满空气，用车上的酒精灯加热试管尾端。当试管内的空气达到一定温度时，胶塞从试管口喷出。
问题1：整个反冲小车遵循动量守恒吗？
问题2：胶塞从试管口喷出瞬间，小车是否运动？
系统合外力为0,动量守恒
胶塞向右运动，则小车向左运动
1.反冲：如果一个静止的物体在内力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的方向运动，这种现象叫作反冲。
2.特点：
（1）物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动；
（2）反冲运动中物体之间相互作用力很大，且作用时间短，一般满足内力远大于外力，可用动量守恒定律来处理；
（3）反冲运动中，有其他形式的能量转化为机械能，所以系统的总动能增加。
02 反冲
问题3：设反冲小车总质量为M，胶塞质量为m，胶塞喷出时，胶塞相对于地面的速度为v，此时，小车相对于地面的速度是多少？
mv＋(M－m)v′＝0
M-m
v0
正方向
v=？
m
例题：火箭发射前的总质量为M，燃料全部燃烧完后的质量为m，火箭燃气的对地喷射速度为v0，燃料燃尽后火箭的速度v为多大？
解：
在火箭发射过程中，内力远大于外力，所以动量守恒。设火箭的速度方向为正方向，由动量守恒得：
火箭如何提速？
火箭飞行速度的决定因素：燃气质量与火箭本身质量之比．
多级火箭
多级火箭由数级火箭组合而成，每一级都装有发动机与燃料，从尾部最初一级开始，每级火箭燃料用完后自动脱落，同时下一级火箭发动机开始工作，使火箭继续加速前进.理论上火箭的速度可以提至很高，但是实际应用中一般不会超过四级，因为级数太多时，连接机构和控制机构的质量会增加很多，工作的可靠性也会降低.
3. 反冲现象的应用及防止
（1）反冲现象的应用
灌溉喷水器
礼花燃放
海上冲水
（2）反冲现象的防止
大炮止退犁
步枪射击
枪身的反冲会影响射击的准确性，用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。
炮车的履带表面有较深的突起抓地钩型设计和是为了增大摩擦力，止退犁和两个液压缓冲器，都是为了在火炮连射时起到“止退”的作用，提高命中精度而精心设计的。
例题：用火箭发射人造卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以速度 绕地球做匀速圆周运动。已知卫星质量M=500 kg，最后一节火箭壳体的质量m=100 kg，某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度 ，试分析计算：
（1）分离后卫星的速度是多大？
（2）火箭壳体的速度是多大？（以地面为参考系）
条件判断：由于卫星与火箭壳体分离时间很短，重力等作用引起的动量变化与它们各自在分离前后具有的动量相比可以忽略不计，故卫星与火箭壳体分离时近似视为动量守恒。
解：设分离时卫星速度方向为正方向，分离后卫星的速度为v1，火箭壳体的速度为v2，由动量守恒，有
（m+M）v= mv2+Mv1
由题意可知 v1v2
解得 v1 ，v2
反冲运动的典型应用——人船模型
要点提示:因为她起跳时和船相互作用,给船一个向后的作用力,船后退,这样她相对于岸的速度就小于起跳时相对于船的速度,因此会掉进水里。
情境：两位同学在公园里划船,当小船离码头大约1.5 m左右时,有一位同学心想:自己在体育课上立定跳远的成绩从未低过2 m,跳到岸上绝对没有问题,于是她纵身一跃,结果却掉在水里,她为什么不能如她想的那样跳上岸呢 (不计水的阻力)
如图所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人由静止开始从船的一端走到船的另一端，不计水的阻力．
x1
x2
解析：人和船系统动量守恒, Mv1=mv2
二者位移关系：x1+x2=L
任一时刻人和船的动量大小相等，所以二者平均动量相等。
即Mx2=mx1。
人船模型：1.人走船走，人停船停；人快船快，人慢船慢
2.系统满足动量守恒，人、船的位移与质量成反比
1.下列所描述的事例或应用中，没有利用反冲原理的是（　　）
A.喷灌装置的自动旋转
B.章鱼在水中前行和转向
C.运载火箭发射过程
D.码头边轮胎的保护作用
D
2.关于反冲运动的说法中，正确的是（ ）
A．抛出物m1的质量要小于剩下质量m2才能获得反冲
B．若抛出质量m1大于剩下的质量m2，则m2的反冲力大于m1所受的力
C．反冲运动中，牛顿第三定律适用，但牛顿第二定律不适用
D．对抛出部分和剩余部分都适用于牛顿第二定律
D
3．一枚火箭搭载着卫星以速率 v0 进入太空预定位置，由控制系统使箭体与卫星分离。已知前部分的卫星质量为m1，后部分的箭体质量为m2，分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行，若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化，则分离后卫星的速率v1为（　 　）
A． B．
C． D．
D
4.如图所示,甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m,两船沿同一直线同一方向运动,速度分别为2v0、v0。为避免两船相撞,乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船,甲船上的人将货物接住,求抛出货物的最小速度。(不计水的阻力)
解：设乙船上的人抛出货物的最小速度为vmin,抛出货物后船的速度为v1,甲船上的人接到货物后船的速度为v2,根据动量守恒定律
货物从乙船抛出过程有12mv0=11mv1-mvmin
货物落入甲船过程有10m·2v0-mvmin=11mv2
为避免两船相撞应满足v1=v2
解得vmin=4v0。