粤教版高中物理选择性必修第一册精品课件 第1章 动量和动量守恒定律 第4节 动量守恒定律的应用.ppt

探究点一反冲运动及应用导学探究我国早在宋代就发明了火箭,在箭杆上捆一个前端封闭的火药筒,火药点燃后生成的燃气以很大的速度向后喷出,火箭就会向前运动.请思考:(1)古代火箭的运动是否为反冲运动?提示古代火箭的运动是反冲运动.(2)火箭飞行利用了怎样的工作原理?提示火箭靠向后连续喷射高速气体飞行,利用了反冲原理.知识归纳1.反冲运动的三个特点(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动.(2)在反冲运动中,相互作用力一般较大,通常可以用动量守恒定律来处理.(3)在反冲运动中,由于有其他形式的能转化为机械能,所以系统的总动能增加.2.反冲运动的应用与防止应用喷气式飞机和火箭都是靠喷出气体的反冲作用而获得巨大的速度防止射击时,子弹向前飞去,枪身向后发生反冲,这会影响射击准确性典例剖析【例题1】反冲小车静止放在水平光滑玻璃上,点燃酒精,水蒸气将橡皮塞水平喷出,小车沿相反方向运动.小车运动前的总质量m=3kg,水平喷出的橡皮塞的质量m=0.1kg.(水蒸气质量忽略不计)(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v=2.9m/s,求小车的反冲速度.(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变,方向与水平方向成60°角,求小车的反冲速度.(小车一直在水平方向运动)答案(1)0.1m/s,方向与橡皮塞运动的方向相反(2)0.05m/s,方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反解析(1)小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为零,系统总动量为零.以橡皮塞运动的方向为正方向根据动量守恒定律,mv+(m-m)v=0负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反,反冲速度大小是0.1m/s.(2)小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒.以橡皮塞运动的水平分运动方向为正方向,有mvcos60°+(m-m)v″=0负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反,反冲速度大小是0.05m/s.规律方法处理反冲运动的三个注意(1)速度的方向:对于原来静止的整体,抛出部分与剩余部分的运动方向必然相反.在列动量守恒方程时,可任意规定某一部分的运动方向为正方向,则反方向的速度取负值.(2)相对速度问题:在反冲运动中,有时遇到的速度是两物体的相对速度.此类问题中应先将相对速度转换成对地的速度,再列动量守恒定律方程.(3)变质量问题:如在火箭的运动过程中,随着燃料的消耗,火箭本身的质量不断减小,此时必须取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的所有气体为研究对象,取相互作用的这个过程为研究过程来进行研究.对点演练1.一火箭的喷气发动机每次喷出m=200g的气体,气体离开发动机喷出时的速度v=1000m/s(相对地面).设火箭的质量m=300kg,发动机每秒喷气20次,当第三次气体喷出后,求火箭的速度大小.答案2m/s解析设喷出三次气体后火箭的速度为v3,以火箭和喷出的三次气体为研究对象,据动量守恒定律,得(m-3m)v3-3mv=0,探究点二反冲运动的应用——“人船模型”导学探究如图所示,一条质量约为180kg的小船漂浮在静水中,当人从船尾走向船头时,小船也发生了移动,不计水的阻力.(1)小船发生移动的动力是什么力?小船向哪个方向运动?提示摩擦力.小船向船尾方向运动,即与人运动的方向相反.(2)当人走到船头相对船静止时,小船还运动吗?为什么?提示不运动.小船和人组成的系统动量守恒,当人的速度为零时,小船的速度也为零.(3)当人从船尾走到船头时,有没有可能出现图甲或图乙的情形?为什么?甲乙提示不可能.由系统动量守恒可知,人和小船相对于地面的速度方向一定相反,不可能向同一个方向运动,且人和小船的位移比等于它们质量的反比.知识归纳(1)人船模型的条件:两个原来静止的物体发生相互作用时,若所受合外力为零,则该系统动量守恒.(2)人船模型的特点:人动船动,人停船停,人快船快,人慢船慢,人左船右;人船位移比等于它们质量的反比,人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比,要点笔记应用此关系时要注意,公式中v1、v2和s1、s2一般都是相对地面而言的.典例剖析【例题2】质量为100kg的热气球,载有质量为50kg的人,静止在空中距地面20m高的地方,气球下方悬一根质量可忽略不计的绳子,该人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面(绳子足够结实),为了能安全到达地面,绳长至少应为(可以把人看作质点)()A.10m B.30m C.40m D.60mB解析人与热气球组成的系统动量守恒,设人的速度为v1,热气球的速度为v2,运动时间为t.以人与热气球组成的系统为研究对象,以向下为正方向,由动量守恒定律得m1v1-m2v2=0,