人教版物理选修3-5课件 第十六章 动量守恒定律 4碰撞

1 第4课时 功能关系 能量守恒定律

考纲解读1.知道功是能量转化的量度，掌握重力的功、弹力的功、合力的功与对应的能量转化关系.2.知道自然界中的能量转化，理解能量守恒定律，并能用来分析有关问题．

1．[功能关系的理解]用恒力F向上拉一物体，使其由地面处开始加速上升到某一高度．若该过程空气阻力不能忽略，则下列说法中正确的是 ( )

A．力F做的功和阻力做的功之和等于物体动能的增量

B．重力所做的功等于物体重力势能的增量

C．力F做的功和阻力做的功之和等于物体机械能的增量

D．力F、重力、阻力三者的合力所做的功等于物体机械能的增量

答案 C

2．[能的转化与守恒定律的理解]如图1所示，美国空军X－37B无人航天飞机于2010年4月首飞，在X－37B由较低轨道飞到较高轨道的过程中 (

)

图1

A．X－37B中燃料的化学能转化为X－37B的机械能

B．X－37B的机械能要减少

C．自然界中的总能量要变大

D．如果X－37B在较高轨道绕地球做圆周运动，则在此轨道上其机械能不变

答案 AD

解析 在X－37B由较低轨道飞到较高轨道的过程中，必须启动助推器，对X－37B做正功，X－37B的机械能增大，A对，B错．根据能量守恒定律，C错．X－37B在确定轨道上绕地球做圆周运动，其动能和重力势能都不会发生变化，所以机械能不变，D对．

3．[能量守恒定律的应用]如图2所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，B、C在水平线上，其距离d＝0.5 m．盆边缘的高度为h＝0.3 m．在A处放一个质量为m的小物块并让其由静止下滑．已知盆内侧壁是光滑

2 的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ＝0.1.小物块在盆内来回滑动，最后停

下来，则停下的位置到B的距离为 (

)

图2

A．0.5 m B．0.25 m C．0.1 m D．0

1 第4节 碰撞

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．若两球质量相同，碰后以某一相等速率互相分开

B．若两球质量相同，碰后以某一相等速率同向而行

C．若两球质量不同，碰后以某一相等速率互相分开

D．若两球质量不同，碰后以某一相等速率同向而行

解析：光滑水平面上两小球的对心碰撞符合动量守恒的条件，因此碰撞前、后两小球组成的系统总动量守恒。A项，碰撞前两球总动量为零 ，碰撞后也为零，动量守恒，所以A项是可能的。B项，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，而碰撞前为零，所以B项不可能。C项，碰撞前、后系统的总动量的方向不同，所以动量不守恒，C项不可能。D项，碰撞前总动量不为零 ，碰后也不为零，方向可能相同，所以D项是可能的。

答案：AD

2．如图1甲所示，一质子以v1＝1.0×107 m/s的速度与一个静止的未知核正碰，碰撞后质子以v1′＝6.0×106 m/s的速度反向弹回，未知核以v2′＝4.0×106 m/s的速度向右运动，如图1乙所示。则未知核的质量约为质子质量的(

)

图1

A．2倍 B．3倍

C．4倍 D．5倍

解析：质子与未知核碰撞时两者动量守恒，

m1v1＝－m1v1′＋m2v2′，

得m2m1＝v1＋v1′v2′＝1.0×107＋6.0×1064.0×106＝4倍，

故C正确。

答案：C

3．如图2所示，水平面上O点的正上方有一个静止物体P，炸成两块a、b水平飞出，分别落在A点和B点，且OA＞OB。若爆炸时间极短，空气阻力不计，则( ) 图2

A．落地时a的速度大于b的速度 2 B．落地时a的速度小于b的速度

C．爆炸过程中a增加的动能大于b增加的动能

D．爆炸过程中a增加的动能小于b增加的动能

解析：P爆炸而成两块a、b过程中在水平方向动量守恒，则mava－mbvb＝0，即pa＝pb由于下落过程是平抛运动，由图va＞vb，因此ma＜mb，由Ek＝p22m知Eka＞Ekb，即C项正确，D项错误；由于va＞vb，而下落过程中两块在竖直方向的速度增量为gt是相等的，因此落地时仍有va′＞vb′，即A项正确，B项错误。

- 1 - 1.3 动量守恒定律的应用 第五课时

实验：探究动量守恒定律

实验目的

探究物体碰撞中动量变化的规律．

猜想与假设

为了使问题简化，这里研究两个物体的碰撞，且碰撞前两物体沿同一直线运动，碰撞后仍沿这一直线运动．

设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前的速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为v1′、v2′，如果速度与我们规定的正方向相同取正值，相反取负值．

根据实验求出两物体碰前动量p＝m1v1＋m2v2，碰后动量p′＝m1v1′＋m2v2′，看p与p′是否相等，从而验证动量守恒定律．

实验设计

实验设计需要考虑的问题：

(1)如何保证碰撞前后两物体速度在一条直线上．

(2)如何测定碰撞前、后两物体的速度．

实验案例 气垫导轨上的实验

气垫导轨、气泵、光电计时器、天平等．

气垫导轨装置如图1所示，由导轨、滑块、挡光片、光电门等组成，在空腔导轨的两个工作面上均匀分布着一定数量的小孔，向导轨空腔内不断通入压缩空气，压缩空气会从小孔中喷出，使滑块稳定地漂浮在导轨上(如图2所示，图中气垫层的厚度放大了很多倍)，这样大大减小了由摩擦产生的影响．

图1

图2 - 2 - (1)质量的测量：用天平测量．

(2)速度的测量：用光电计时器测量．

设Δx为滑块(挡光片)的宽度，Δt为数字计时器显示的滑块(挡光片)经过光电门的时间，则v＝ΔxΔt.

实验步骤

1．如图2所示调节气垫导轨，使其水平．是否水平可按如下方法检查：打开气泵后，导轨上的滑块应该能保持静止．

2．按说明书连接好数字计时器与光电门．

3．如图3所示，把中间夹有弯形弹簧片的两滑块置于光电门中间保持静止，烧断拴弹簧片的细线，测出两滑块的质量和速度，将实验结果记入设计好的表格中．

图3

4．如图4所示，在滑块上安装好弹性碰撞架．将两滑块从左、右以适当的速度经过光电门后在两光电门中间发生碰撞，碰撞后分别沿各自碰撞前相反的方向运动再次经过光电门，光电计时器分别测出两滑块碰撞前后的速度．测出它们的质量后，将实验结果记入相应表格中．

第1页/共7页 第十六章 动量守恒定律

第五节 反冲运动 火箭 学案

班别 姓名 学号

一、自主预习

（一）反冲

1．反冲定义：当物体的一部分以一定的速度离开物体时，剩余部分将做_____________的运动，这种现象叫反冲运动。

2．反冲中的动量守恒：物体间的相互作用力是________，作用时间很___，作用力很______，远远大于系统受到的__________，可以与动量守恒定律来处理。

3．反冲中的能量：因为有其他形式的能转化为_______，所以系统的___________________。

（二）爆炸

1．爆炸中的动量守恒：物体间的相互作用力是________，作用时间很_____，作用力很______，远远大于系统受到的__________，可以与动量守恒定律来处理。

2．爆炸中的能量：因为有其他形式的能转化为_________，所以系统的________________。

3．爆炸后的运动状态：在空中沿水平方向运动的物体，如果爆炸后分裂成两块，前面一块做平抛运动时，后面一块可能做同向或反向的平抛运动，也可能做自由落体运动。

相反方向 变力 短 大 外力 动能 动能增加

变力 短 大 外力 动能 动能增加

二、课堂突破

（一）爆炸和反冲

1．爆炸的特点

（1）动量守恒。由于爆炸是在极短的时间内完成的，爆炸时物体间的相互作用力远远大于系统受到的外力，所以爆炸过程中，系统的总动量守恒。

（2）动能增加。在爆炸过程中，由于其他形式的能量（如化学能）转化为动能，所以爆炸后系统的总动能增加。

（3）位移不变。爆炸时间极短，因而作用过程中物体运动的位移很小，一般忽略不计，可以认为爆炸后物体仍然从爆炸时的位置以新的动量开始运动。

2．反冲

（1）现象。物体的不同部分在内力的作用下向相反的方向运动。