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1、江西省宜春市宜春中學(xué)高中物理 第16章 動(dòng)量守恒定律應(yīng)用4 新人教版選修3-5 一． 知識(shí)導(dǎo)學(xué)(3分鐘) 1. 動(dòng)量守恒定律結(jié)合動(dòng)能定律以及能量守恒定律綜合解決問題。有時(shí)復(fù)雜問題的解題先從宏觀把握，再階段解決。應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的基本步驟 （1） 分析題意，明確研究對(duì)象，在分析相互作用的物體的總動(dòng)量是否守恒時(shí)，通常把這些被研究的物體總稱為系統(tǒng).要明確所研究的系統(tǒng)是由哪幾個(gè)物體組成的. （2）要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的物體進(jìn)行受力分析，弄清哪些是系統(tǒng)內(nèi)部物體之間相互作用的力，即內(nèi)力；哪些是系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力，即外力.在受力分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)動(dòng)量守恒的條件，判斷能否應(yīng)用動(dòng)量守恒定律.

2、 （3）明確所研究的相互作用過程，確定過程的始、末狀態(tài)，即系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的初動(dòng)量和末動(dòng)量的量值或表達(dá)式.注意在選取某個(gè)已知量的方向?yàn)檎较蛞院?，凡是和選定的正方向同向的已知量取正值，反向的取負(fù)值. （4）建立動(dòng)量守恒方程，代入已知量，解出待求量，計(jì)算結(jié)果如果是正的，說明該量的方向和正方向相同，如果是負(fù)的，則和選定的正方向相反. 二．自主學(xué)習(xí)、獨(dú)立思考（8分鐘） 例題：（北京2020－25）下圖是導(dǎo)軌式電磁炮實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。兩根平行長(zhǎng)直金屬導(dǎo)軌沿水平方向固定，其間安放金屬滑塊（即實(shí)驗(yàn)用彈丸）?；瑝K可沿導(dǎo)軌無摩擦滑行，且始終與導(dǎo)軌保持良好接觸。電源提供的強(qiáng)大電流從一根導(dǎo)軌流入，經(jīng)過滑塊，再?gòu)?/p>

3、另一導(dǎo)軌流回電源?；瑝K被導(dǎo)軌中的電流形成的磁場(chǎng)推動(dòng)而發(fā)射。在發(fā)射過程中，該磁場(chǎng)在滑塊所在位置始終可以簡(jiǎn)化為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，方向垂直于紙面，其強(qiáng)度與電流的關(guān)系為B=kI，比例常量k=2.5×10－6T/A。 已知兩導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)間距l(xiāng)=1.5cm，滑塊的質(zhì)量m=30g，滑塊沿導(dǎo)軌滑行5m后獲得的發(fā)射速度v=3.0km/s（此過程視為勻加速運(yùn)動(dòng)）。 （1）求發(fā)射過程中電源提供的電流強(qiáng)度。 （2）若電源輸出的能量有4%轉(zhuǎn)換為滑塊的動(dòng)能，則發(fā)射過程中電源的輸出功率和輸出電壓各是多大？ （3）若此滑塊射出后隨即以速度v沿水平方向擊中放在水平面上的砂箱，它嵌入砂箱的深度為s'。設(shè)砂箱質(zhì)量為M，滑塊質(zhì)量為m，不

4、計(jì)砂箱與水平面之間的摩擦。求滑塊對(duì)砂箱平均沖擊力的表達(dá)式。 電 源 l s' m 三． 合作交流、互相質(zhì)疑（8分鐘） 全體學(xué)生分組討論整理思路 四． 展示小組學(xué)習(xí)成果（5分鐘） 各組派代表到前后黑板展示匯報(bào) 五． 老師點(diǎn)評(píng)與答疑（8分鐘） 對(duì)各組展示給予點(diǎn)評(píng)，對(duì)重點(diǎn)知識(shí)強(qiáng)調(diào)。解答學(xué)生提出的問題。 六. 當(dāng)堂檢測(cè) （8分鐘） 如圖甲，一質(zhì)量為0.4kg足夠長(zhǎng)且粗細(xì)均勻的絕緣細(xì)管置于水平地面上，細(xì)管內(nèi)表面粗糙，外表面光滑。有一質(zhì)量為0.1kg電量為0.1C的帶正電小球沿管以水平向右的速度進(jìn)入管內(nèi)，細(xì)管內(nèi)徑略大于小球直徑，已知細(xì)管所在位置有水平方向垂直于管向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)

5、，磁感應(yīng)強(qiáng)度為1特，（g取10m/s2） （1）當(dāng)細(xì)管固定不動(dòng)時(shí)，在乙圖中畫出小球在管中運(yùn)動(dòng)初速度和最終穩(wěn)定速度的關(guān)系圖象。（取水平向右為正方向） （2）若細(xì)管不固定，帶電小球以v0=20m/s的初速度進(jìn)入管內(nèi)，且整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中細(xì)管沒有離開地面，則系統(tǒng)最終產(chǎn)生的內(nèi)能為多少？ 七． 課后練習(xí) （30分鐘） 11、某實(shí)驗(yàn)小組在“實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量”的實(shí)驗(yàn)中，采用如圖所示裝置通過半徑相同的A、B兩球的碰撞來進(jìn)行探究。圖中PQ是斜槽，QR為水平槽。實(shí)驗(yàn)時(shí)先使A球從斜槽上某一固定位置G由靜止開始滾下，落到位于水平地面的記錄紙上，留下痕跡。重復(fù)上述操作10次，得到10個(gè)落點(diǎn)痕跡。再把

6、B球放在水平槽上靠近末端的地方，讓A球仍從位置G自靜止開始滾下，和B球碰撞后，A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點(diǎn)痕跡。重復(fù)這種操作10次。圖中的O點(diǎn)是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點(diǎn)。B球落點(diǎn)痕跡如圖所示，其中米尺水平放置，且平行于G、R、O所在平面，米尺的零點(diǎn)與O點(diǎn)對(duì)齊。 （1）碰撞后B球的水平射程應(yīng)取為 cm。 （2）在以下選項(xiàng)中，哪些是本次實(shí)驗(yàn)必須進(jìn)行的測(cè) 量？ （填選項(xiàng)號(hào)） A、水平槽上未放B球時(shí)，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離； B、A球與B球碰撞后，測(cè)量A球落點(diǎn)位置到O點(diǎn)的距離； C、測(cè)量A球或B球的直徑； D、測(cè)量A球或

7、B球的質(zhì)量（或兩球質(zhì)量之比）； E、測(cè)量G點(diǎn)相對(duì)水平槽面的高度。 12、一個(gè)質(zhì)量m=1.0kg的物體，放在水平桌面上，物體與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，當(dāng)物體受到一個(gè)F＝10N，與水平面成300角斜向下的推力的作用時(shí)，在10s內(nèi)推力的沖量大小為 ，動(dòng)量的增量大小為 13、質(zhì)量m1=10g的小球在光滑的水平桌面上以v1=30cm/s的速率向右運(yùn)動(dòng)，恰好遇上在同一條直線上向左運(yùn)動(dòng)的另一個(gè)小球．第二個(gè)小球的質(zhì)量為m2=50g，速率v2=10cm/s．碰撞后，小球m2恰好停止．那么，碰撞后小球m1的速度是多大，方向如何？

8、 14．(A)如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量都為M的木塊A、B用輕質(zhì)彈簧相連放在光滑的水平地面上，一顆質(zhì)量為m的子彈以速度v射向A塊并嵌在其中，求彈簧被壓縮后的最大彈性勢(shì)能。 A B v 14、(B)圖中，輕彈簧的一端固定，另一端與滑塊B相連，B靜止在水平導(dǎo)軌上，彈簧處在原長(zhǎng)狀態(tài)。另一質(zhì)量與B相同滑塊A，從導(dǎo)軌上的P點(diǎn)以某一初速度向B滑行，當(dāng)A滑過距離時(shí)，與B相碰，碰撞時(shí)間極短，碰后A、B緊貼在一起運(yùn)動(dòng)，但互不粘連。已知最后A恰好返回出發(fā)點(diǎn)P并停止?；瑝KA和B與導(dǎo)軌的滑動(dòng)摩擦因數(shù)都為，運(yùn)動(dòng)過程中彈簧最大形變量為，求A從P出發(fā)時(shí)的初速度。

9、 例題解析： （1）由勻加速運(yùn)動(dòng)公式 a==9×105m/s2 由安培力公式和牛頓第二定律，有 F=IBl＝kI2l，kI2l＝ma 因此I==8.5×105A （2）滑塊獲得的動(dòng)能是電源輸出能量的4%，即 PΔt×4%=mv2 發(fā)射過程中電源供電時(shí)間Δt==×10－2s 所需的電源輸出功率為P==1.0×109W 由功率P=IU，解得輸出電壓U==1.2×103V （3）分別對(duì)砂箱和滑塊用動(dòng)能定理，有 fsM＝Mv2 f'sm=mv2－mv2 由牛頓定律f=－f'和相對(duì)運(yùn)動(dòng)sm=sM+s' 由動(dòng)量守恒 mv=（m+M）v 聯(lián)立求得fs'=·

10、mv2 故平均沖擊力f=· 當(dāng)堂檢測(cè)解析： 帶正電的小球受力如圖，特別要注意洛侖磁力的特點(diǎn)，它要隨速度變化，從而導(dǎo)致支持力、摩擦力的變化。當(dāng)洛侖磁力等于重力時(shí)摩擦力為0。此時(shí)，小球和細(xì)管的速度保持不變。達(dá)到穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。則： 當(dāng)qvB=mg時(shí)v=mg/qB=10m/s （1）當(dāng)初速度小于10m/s時(shí)，支持力方向向上，并隨速度的減小增大。所以最終小球速度為0。 當(dāng)初速度大于10m/s時(shí)，支持力方向向下，并隨速度的減小而減小，當(dāng)速度減小為10m/s時(shí)，支持力、摩擦力都為0，速度保持不變。 所以，小球在管中運(yùn)動(dòng)初速度和最終穩(wěn)定速度的關(guān)系圖象如圖乙所示。 （2）因?yàn)槌跛俣却笥?/p>

11、10m/s，所以小球的最終速度是V1=10m/s。設(shè)此時(shí)小球和細(xì)管速度分別為V1、V2。 由動(dòng)量守恒定律mv0=mV1+MV2 解得：V2=2.5m/s 由能量守恒：系統(tǒng)產(chǎn)生的熱能 Q=mV 02－mV12－MV 22=13.75J 11略 12、根據(jù)沖量的定義為沖量的大小等于作用力與時(shí)間的乘積，因此推力的沖量為： 動(dòng)量的增量大小為F合t，先求合力F合＝Fcos30°－μ（mg+Fsin30°）＝5.5N I合＝F合t=55N.s=55kg.m/s 13、碰撞過程兩小球組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒。設(shè)v1的方向，即向右為正方向，則各速度的正負(fù)及大小為：v1=30cm/s，v2=－1

12、0cm/s，=0據(jù)：m1v1+m2v2=代入數(shù)值得：=－20cm/s 則小球m1的速度大小為20cm/s，方向與v1方向相反，即向左。 14、（1）以整體為系統(tǒng)，子彈射出前后動(dòng)量守恒： 以子彈速度方向?yàn)檎较?，設(shè)子彈速度為V1，船速為V2，每顆子彈質(zhì)量為m ，則0＝10mV1-(M-10m)V2 代入數(shù)據(jù)得V2＝0.67m/s，向后 （2）以10發(fā)子彈為研究對(duì)象，在2S內(nèi)它們受到槍的作用力而使動(dòng)量發(fā)生改變，則動(dòng)量定理得：Ft=10mV1-0　　得F＝10mV1/t＝40N 由牛三定律得：槍受到的平均反沖作用力在大小也是40N，方向與子彈受到的力相反 15、（A）組： 子彈與A

13、發(fā)生完全非彈性碰撞，子彈與A組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)碰后速度為V1，則mv=(M+m)V1 得V1＝ 以A、B及子彈為系統(tǒng)全過程動(dòng)量守恒,設(shè)共速V2，則有mv=(M+M+m)V2得V2＝ 從A獲得速度V1到AB速度相同，由能量守恒得： （B）組：解析：令A(yù)、B質(zhì)量均為m，A剛接觸B時(shí)速度為v1（碰前），由動(dòng)能關(guān)系，有 A、B碰撞過程中動(dòng)量守恒，令碰后A、B共同運(yùn)動(dòng)的速度為v2，有mv1=2mv2 碰后A、B先一起向左運(yùn)動(dòng)，接著A、B一起被彈回，在彈簧恢復(fù)到原長(zhǎng)時(shí)，設(shè)A、B的共同速度為v3，在這過程中，彈簧勢(shì)能始末兩態(tài)都為零． 此后A、B開始分離，A單獨(dú)向右滑到P點(diǎn)停下，由功能關(guān)系有 由以上各式解得