高中物理第四节 动量守恒定律的应用完美版ppt课件

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深刻理解动量守恒定律，进一步加深具有动量与动量守恒定律相关的相互作用观念；能够利用动量守恒定律分析和解释生产生活中的相关问题，知道应用动量守恒定律解决问题时应注意的事项和一般的步骤；会用系统和守恒的思想分析物理问题，能对综合性物理问题进行分析和推理，培养学生的科学思维；培养学生将所学知识应用于生活实际，主动进行科学普及的意识。
如图，静止的两辆小车用细线相连，中间有一个压缩了的轻质弹簧。烧断细线后，由于弹力的作用，两辆小车分别向左、右运动，它们都获得了动量，它们的总动量是否增加了？
一、动量守恒定律的应用
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
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
【思考问题】（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？
掷壶队员与冰壶组成的系统在水平方向上动量守恒，根据动量守恒定律：
拓展：斜碰中的动量守恒以上讨论的碰撞都是一维碰撞，即碰撞前后的速 度方向均在同一直线上，也称为正碰或对心碰撞。如果碰撞前后的速度方向不在同一直线上，这种碰撞 称为斜碰。在图 所示的台球斜碰中，可把两王树见为一个 系统，在碰撞过程中，两球相互作用的内力远大于它们受到的外力，因此可近似认为系统的动量守恒。 动量守恒表示系统动量的大小和方向都不变，系统的动量在各方向的分量也是守恒的。对于有的斜碰，即使整个系统的总动量不守 恒，也有可能在某方向上的分量是守恒的，人们常常利用这些特点解决问题。
【讨论与交流】如图所示，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，此时小车是否运动？胶塞从试管口喷出瞬间，整个反冲小车遵循动量守恒定律吗？
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。
（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。
【思考问题】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？
提示：反冲小车在水平方向动量守恒，
负号表示小车速度方向与胶塞的速度方向相反。
3.反冲现象的应用及防止：(1)应用：
火箭的质量比：火箭发射时的质量与火箭除燃料外的质量之比
中国建设最早，规模最大的卫星发射中心
中国对外开放中规模最大、设备技术最先进、承揽卫星发射任务最多、具备发射多型号卫星能力的新型航天器发射场，主要承担地球同步轨道卫星，通信、广播、气象卫星等试验发射和应用发射任务。
发射了中国第一颗太阳同步轨道气象卫星“风云一号”，第一颗中巴“资源一号”卫星，第一颗海洋资源勘察卫星等
中国首个滨海发射基地，也是世界上为数不多的低纬度发射场之一。
用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响
炮弹射击时要固定好后座
三、反冲运动的典型应用——人船模型情境：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)
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。
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．
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
例：如图所示，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，气球的质量(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？
分析：画出二者的位移示意图→利用平均动量守恒定律求解
1.能正确列出复杂相互作用过程的动量守恒定律表达式，能应用动量守恒定律定量解决实际问题；2.能举出生活中反冲运动的实例，并能用科学严谨的语言解释反冲现象。 
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
解析：A错：喷灌装置的自动旋转是利用了水流喷出时的反冲作用。B错：章鱼在水中前行和转向是利用了喷出的水的反冲作用。C错：火箭的运动是利用喷气的方式而获得动力，利用了反冲原理。D对：码头边的轮胎的作用是延长碰撞时间，从而减小作用力，不是利用了反冲原理。
2. 火箭喷气发动机每次喷出m=200 g的气体，喷出气体相对地面的速度为v=1 000 m/s，设火箭质量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，求火箭1 s末的速度大小。
3. 一个连同装备共有100 kg的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船45 m的位置与飞船处于相对静止的状态。装备中有一个高压气源，能以50 m/s（相对于飞船）的速度喷出气体。航天员为了能在10 min内返回飞船，他至少需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？
解：设喷气前总质量为M，喷出气体的质量为m，取喷气后航天员的速度方向为正方向。 以飞船为参考系，喷气后，航天员做匀速直线运动，最小速度为