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2019-2020年高中物理 碰撞與動量守恒復(fù)習(xí)學(xué)案 粵教版選修3 一、復(fù)習(xí)目標(biāo)： 1．知識與技能： （1）、了解四種物理模型：彈性碰撞、非彈性碰撞、爆炸、反沖運動； （2）、理解三個概念：動量、動量的改變量、沖量，注意它們的矢量性。 （3）、掌握兩個規(guī)律：動量定理、動量守恒定律的內(nèi)容及其適用條件； 2．過程與方法： 逐步掌握運用“守恒”觀點處理物理問題的科學(xué)思想，學(xué)會運用動量定理、動量守恒定律解題的基本思路與方法； 3、情感與價值觀：了解我國先進的運載火箭系列及飛速發(fā)展的航天事業(yè)，立志獻身祖國科學(xué)事業(yè)，愛國從愛科學(xué)開始。 二、知識梳理： 1、什么叫“動量的改變量△P”？△P的方向就是動量P的方向嗎？請例舉物體動量發(fā)生改變的三種形式。 2、什么叫“動量定理”？寫出表達式； 3、“動量守恒定律”的內(nèi)容是什么？寫出動量守恒定律的表達式。 4、“動量守恒定律”的適用條件：在下列四種情況下，可以使用動量守恒定律的有哪些？（ ） （A）系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為零； （B）系統(tǒng)所受外力遠小于內(nèi)力，如碰撞或爆炸瞬間，外力可以忽略不計； （C）系統(tǒng)某一方向不受外力或所受外力的矢量和為零，或外力遠小于內(nèi)力，則該方向動量守恒； （D）系統(tǒng)只受重力作用或只有重力做功； 5、運用“動量守恒定律”解題的一般步驟是： ； ①．設(shè)定正方向，分別寫出系統(tǒng)初、末狀態(tài)的總動量； ②．確定研究對象組成的系統(tǒng)，分析其物理過程是否滿足動量守恒的應(yīng)用條件； ③．解方程，統(tǒng)一單位后代入數(shù)值進行運算，列出結(jié)果； ④．根據(jù)動量守恒定律列方程； 6、彈性碰撞、非彈性碰撞、爆炸三個物理過程有何共同點？有何不同點？ 三、講與練 1、動量的改變、動量定理 【例1】質(zhì)量1.2Kg的籃球以10m/s的水平速度與墻壁碰撞，又以原速率彈回，（1）籃球的動量改變量△P= Kgm/s，方向是 ，墻壁對籃球的沖量I= NS，方向是 。（2）如果籃球與墻壁的作用時間為0.1s，籃球?qū)Ρ诘钠骄鶝_力F= N。 我懂了！ 還不明白 拓展：質(zhì)量0.5Kg的皮球從5m高處由靜止下落到水平地面，彈跳后達到的最大高度是3.2m，如果皮球與地面的作用時間為0.05S，求地面對皮球的平均作用力。（g=10m/s2） 我懂了！ 還不明白 2、系統(tǒng)動量守恒的判定 【例2】在光滑水平面上兩輛小車中間有一彈簧，如圖，用手抓住小車并使彈簧壓縮后讓小車處于靜止?fàn)顟B(tài)。將兩小車及彈簧看作一個系統(tǒng)，下列說法正確的是（ ） A．兩手同時放開后，系統(tǒng)總動量始終為零； B．先放開左手，再放開右手，從放開左手開始系統(tǒng)動量守恒； 我懂了！ 還不明白 C．先放開左手，再放開右手，總動量方向向左； D．無論何時放手，兩手放開后，系統(tǒng)總動量保持不變，但不一定為零。 拓展：把一支槍水平固定在小車上，小車放在光滑的水平地面上，槍發(fā)射出一顆子彈時，關(guān)于槍、彈、車，下列說法正確的是：（ ） A．槍和彈組成的系統(tǒng)，動量守恒； 我懂了！ 還不明白 B．槍和車組成的系統(tǒng)，動量守恒； C．三者組成的系統(tǒng)，動量不守恒； D．三者組成的系統(tǒng)，動量守恒。 3、感受“守恒”之美 【例3】總質(zhì)量為M的列車，在平直軌道上以速度v勻速行駛，尾部有一節(jié)質(zhì)量為m的車廂突然脫鉤，設(shè)機車的牽引力恒定不變，阻力與質(zhì)量成正比，則脫鉤車廂停下時，列車前段的速度多大？ 我懂了！ 還不明白 拓展:在光滑水平冰面上的甲、乙兩個人,質(zhì)量分別為60Kg和62Kg，甲手里拿一個質(zhì)量為2Kg的球，兩人同以2m/s的速度相向滑行,甲將球拋給乙，乙將球拋給甲,拋接若干次后，乙的速度為零，則甲的速度是 。 甲 乙 我懂了！ 還不明白 4、動量守恒定律的應(yīng)用 【例4】．質(zhì)量m1=1Kg的鋼球A以V1=10m/s的速度與質(zhì)量m2=4Kg靜止的鋼球B發(fā)生彈性正碰，試求碰撞以后A球與B球的速度V1′、V2′。 A B 我懂了！ 還不明白 1 2 拓展．在光滑水平面，動能為E0、動量大小為P0的小球1與靜止的小球2發(fā)生碰撞，碰撞前后球1的運動方向相反，碰后球1的動能、動量大小分別記為E1、P1， 球2的動能、動量大小分別記為E2、P2；則下列關(guān)系式正確的 有（ ） 我懂了！ 還不明白 A．E1＜E0 B. E2＞E0 C. P1＜P0 D. P2＞P0 【例5】中國是火箭的故鄉(xiāng)，目前我國發(fā)射“神舟”載人飛船的長征系列火箭處于世界先進水平。如果火箭發(fā)動機每次噴出m=2Kg的氣體，噴出氣體的速度V=1500m/s，設(shè)火箭初始質(zhì)量M=5噸，發(fā)動機每秒噴氣20次，忽略地球引力及空氣阻力，火箭在第一秒末的速度是多大？ 我懂了！ 還不明白 拓展：宇航員在太空無保護行走（無繩行走）是非常危險的舉動，目前只有極少數(shù)宇航員敢無繩行走。設(shè)某宇航員與裝備的總質(zhì)量M=102Kg，正以1 m/s的速度遠離飛船而去，在離開飛船240米時，他打開氧氣閥，向運動的方向以100m/s的速度噴出m=2 Kg的氧氣，結(jié)果宇航員安全返回飛船，問宇航員從噴完氧氣到返回飛船的時間是多少？ 我懂了！ 還不明白 四、作業(yè)與發(fā)展： 1：水平面上質(zhì)量為5Kg的物體在水平恒力F=20N作用下，從靜止開始經(jīng)時間t1=4S后撤去恒力F，速度達到12m/s。（1）求物體受到的摩擦力；（2）撤去F后物體還要運動多長時間才停止？ F C A B C 2：如圖，A、B兩物體的質(zhì)量之比mA:mB=3:2，原來靜止在平板小車C上，A、B間有一根被壓縮的彈簧，地面光滑，當(dāng)彈簧突然釋放后：（ ） A．若兩物體與平板車表面的動磨擦因數(shù)相同， 則A、B組成的系統(tǒng)動量守恒； B．若兩物體與平板車表面的動磨擦因數(shù)相同，則A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒； C．若兩物體所受摩擦力大小相等，則A、B組成的系統(tǒng)動量守恒； D．若兩物體所受摩擦力大小相等，則A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒。 木 金屬 v 3：質(zhì)量為M的金屬球，和質(zhì)量為m的木球用細線系在一起，以速度v在水中勻速下沉，某一時刻細線斷了，則當(dāng)木塊停止下沉的時刻，金屬下沉的速率為多少？ （水足夠深，水的阻力不計） v1 v2 600。 4．如圖,一輛質(zhì)量為M的小車以速率v1在光滑的水平面上運動時， 恰遇一質(zhì)量為m，速率為v2的球從后方以俯角600。的方向落在車上 并陷于車里的砂中，求此后車的速度。 5．某炮車的質(zhì)量為M，炮彈的質(zhì)量為m，設(shè)炮車最初靜止在地面上，不計地面對炮車的摩擦力，炮彈射出炮口時相對于地面的速度為v，仰角為α，則炮身后退的速度為 。 6．如圖，質(zhì)量為m的青蛙停在靜浮于水面的長為L、質(zhì)量為 M的長木板左端，不計水的阻力，當(dāng)青蛙剛好跳到木板的右端時， 求木板移動的位移大小。 7．有一質(zhì)量為M的長木板靜止在光滑水平面上，如圖，一個質(zhì)量為m的小滑塊以水平速度V0從左端滑上長木板,最后與長木板一起運動,已知滑塊與木板的滑動摩擦因數(shù)為u，試求：（1）它們的最終速度是多少？（2）滑塊相對于木板滑動了多遠？ L 8．如圖，一質(zhì)量為M的木板固定時，一顆質(zhì)量為m的子彈恰好能射穿木板，如果將木板放在光滑的水平地面上，子彈以相同速度能射進多深？