高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 第3节 动量守恒定律的应用教学案 教科版选修3-5

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1、第3节动量守恒定律的应用(对应学生用书页码P8)一、碰撞问题的定量分析1．碰撞过程中动量守恒物体在碰撞过程中，由于碰撞时间极短，外力远小于碰撞物体间的内力，故碰撞过程中动量守恒。2．碰撞过程中的能量物体在碰撞过程中，动能不会增加，碰后当两物体粘合在一起具有共同速度时动能损失最多。二、中子的发现、反冲与火箭1．中子的发现查德威克借助微观粒子碰撞过程中的动量守恒发现了中子。2．反冲现象及火箭发射(1)反冲：①反冲现象。根据动量守恒定律，如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某一个方向运动，另一部分必然

2、向相反方向运动的现象。②特点。A．物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。B．反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理。C．反冲运动中，由于有其他形式能转变为机械能，所以系统的总动能增加。(2)火箭：①工作原理：利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾部喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大速度。②影响火箭获得速度大小的因素。A．喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2000m/s～4000m/s。B．质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比。喷气速度越大，质量比越大，火箭获

3、得的速度越大。1．判断：(1)发生碰撞的两个物体，动量是守恒的。(　　)(2)发生碰撞的两个物体，机械能是守恒的。(　　)非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。(3)碰撞后，两个物体粘在一起，动量是守恒的，但机械能损失是最大的。(　　)答案：(1)√　(2)×　(3)√2．思考：如图131所示，打台球时，质量相等的白球与花球发生碰撞，两个球一定交换速度吗？图131提示：不一定。只有质量相等的两个物体

4、发生一维弹性碰撞时，系统的总动量守恒，总机械能守恒，才会交换速度，否则不会交换速度。(对应学生用书页码P9)碰撞过程满足的条件在所给的条件不同的情况下，碰撞情况有各种可能，但不管哪种情况必须同时满足以下三条：(1)系统的总动量守恒。(2)系统的机械能不增加，即Ek1′＋Ek2′≤Ek1＋Ek2。(3)符合实际情况，如碰后两者同向运动，应有v前≥v后，若不满足，则该碰撞过程不可能。(1)即使物体在碰撞过程中系统所受合外力不等于零，由于内力远大于外力，所以外力的作用可以忽略，认为系统的总动量守恒。故分析碰撞问题时，应首

5、先想到动量守恒定律。(2)一般两个硬质小球间的碰撞，都很接近弹性碰撞，常当成弹性碰撞来处理。1．在光滑水平面上，两球沿球心连线以相等速率相向而行，并发生碰撞，下列现象可能的是(　　)A．若两球质量相等，碰后以某一相等速率互相分开B．若两球质量相等，碰后以某一相等速率同向而行C．若两球质量不等，碰后以某一相等速率互相分开D．若两球质量不等，碰后以某一相等速率同向而行非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持

6、。解析：选AD　光滑水平面上两球的对心碰撞符合动量守恒的条件，因此碰撞前、后两球组成的系统总动量守恒。选项A，碰撞前两球总动量为零，碰撞后总动量也为零，动量守恒，所以选项A是可能的。选项B，若碰撞后两球以某一相等速率同向而行，则两球的总动量不为零，而碰撞前总动量为零，所以选项B不可能。选项C，碰撞前、后系统的总动量的方向不同，不符合动量守恒，选项C不可能。选项D，碰撞前总动量不为零，碰撞后总动量也不为零，方向可能相同，所以选项D是可能的。“子弹打木块”模型的结论及其应用图132如图132所示，一质量为m的子弹以速度

7、v0打入静止在光滑水平面上质量为M的木块，若子弹进入木块深度为d时相对于木块静止，此时木块位移为s，则由动量守恒定律有：mv0＝(m＋M)v①对子弹由动能定理：－Ff(s＋d)＝mv2－mv02②对木块由动能定理：Ffs＝Mv2③联立可得：Ffd＝mv02－(m＋M)v2④由④式得到的结论：系统损失的机械能等于阻力乘以相对位移，即ΔEk＝Ffd。这种模型与完全非弹性碰撞具有相同的运动特征。这种模型还有：运动物块置于光滑水平面上的木板直至相对静止、物体冲上放置于光滑水平面上的斜面直至最高点等，这些情景中，系统动量守恒

8、(或某一方向上动量守恒)，动能转化为其他形式的能，末状态两物体相对静止。图1332．如图133所示，一辆质量为M的平板小车在光滑的水平面上以速度v做直线运动，今在小车的前端轻轻地放上一个质量为m的物体，物体放在小车上时相对于地面的水平速度为零，设物体与小车之间的动摩擦因数为μ，为使物体不致从小车上滑下去，小车的最短长度为多少？解析：达到相对静止时有共同速度v