第一章動量守恒定律+知識點清單 高二上學期物理人教版(2019)選擇性必修第一冊_第1頁
第一章動量守恒定律+知識點清單 高二上學期物理人教版(2019)選擇性必修第一冊_第2頁
第一章動量守恒定律+知識點清單 高二上學期物理人教版(2019)選擇性必修第一冊_第3頁
第一章動量守恒定律+知識點清單 高二上學期物理人教版(2019)選擇性必修第一冊_第4頁
第一章動量守恒定律+知識點清單 高二上學期物理人教版(2019)選擇性必修第一冊_第5頁
已閱讀5頁,還剩18頁未讀 繼續(xù)免費閱讀

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進行舉報或認領(lǐng)

文檔簡介

2/2新教材人教版高中物理選擇性必修第一冊第1章知識點清單目錄第1章動量守恒定律1.1動量1.2動量定理1.3動量守恒定律1.4實驗驗證動量守恒定律1.5彈性碰撞和非彈性碰撞1.6反沖現(xiàn)象火箭第1章動量守恒定律1.1動量一、尋求碰撞中的不變量1.一維碰撞:兩個物體碰撞前沿同一直線運動,碰撞后仍沿同一直線運動,這種碰撞叫作一維碰撞。2.碰撞演示如圖所示,A、B是用等長細線懸掛起來的等大小球,把小球A拉起來,使其懸線與豎直方向成一角度α,放開后A球運動到最低點時與B球發(fā)生碰撞,碰后B球的最大偏角為β。(1)若mA=mB,碰后A球靜止,B球偏角β=α,這說明A、B兩球碰撞后交換了速度;(2)若mA>mB,碰后A、B兩球都向右擺動;(3)若mA<mB,碰后A球反彈,B球向右擺動。結(jié)論:以上現(xiàn)象說明A、B兩球碰撞后,速度發(fā)生了變化,當A、B兩球的質(zhì)量關(guān)系不同時,速度變化的情況也不同。3.尋求碰撞中的不變量的幾個關(guān)鍵點(1)在一維碰撞的情況下,與物體運動有關(guān)的量只有物體的質(zhì)量和物體的速度,因此需測量物體的質(zhì)量和速度。(2)規(guī)定某一速度方向為正方向,如果速度方向與規(guī)定的正方向一致,取正值,相反則取負值。(3)光電門測速:利用公式v=ΔxΔt,式中Δx為擋光片的寬度,Δt(4)結(jié)論:物體碰撞前后質(zhì)量與速度的乘積之和幾乎是不變的。二、動量1.動量定義與定義式把質(zhì)量和速度的乘積定義為物體的動量,其定義式為p=mv特點瞬時性通常說物體的動量是物體在某一時刻或某一位置的動量,所以說動量具有瞬時性,是狀態(tài)量矢量性動量具有方向,其方向與速度的方向相同相對性因物體的速度與參考系的選取有關(guān),故物體的動量也與參考系的選取有關(guān)2.動量和動能的定量關(guān)系p=mv→v=pmEk=pEk=12mv2→v=2Ekm三、動量變化量的計算1.動量的變化量是指在某段時間內(nèi)物體末動量與初動量的矢量差,是矢量,其表達式Δp=p'-p為矢量式,運算遵循平行四邊形定則。2.動量的運算:動量始終保持在一條直線上時,選定坐標軸的方向后,動量、動量的變化量用帶正、負號的數(shù)值表示,從而將矢量運算簡化為代數(shù)運算(注意:此時的正、負號僅代表方向,不代表大小)。若初、末動量不在同一直線上,根據(jù)平行四邊形定則或三角形定則進行運算。特別說明

動量是矢量,動量的變化量也是矢量。動量的變化量與動量本身的大小、方向均無關(guān)。1.2動量定理一、沖量定義與定義式力與力的作用時間的乘積叫作力的沖量,其定義式為I=FΔt特點過程量從沖量的定義式看出,沖量涉及一段時間,是過程量,取決于力和時間這兩個因素,所以求沖量時一定要明確所求的是哪一個力在哪一段時間內(nèi)的沖量矢量性沖量的方向與力的方向相同,與相應時間內(nèi)物體動量變化量的方向相同物理意義反映力的作用對時間的累積效應2.沖量的四種計算方法公式法利用定義式I=FΔt計算沖量,此方法僅適用于計算恒力的沖量,無須考慮物體的運動狀態(tài)圖像法利用F-t圖像計算,F(xiàn)-t圖像與時間軸圍成的面積表示沖量,此方法既可以計算恒力的沖量,也可以計算方向沿同一條直線的變力的沖量動量定理法如果物體受到的合外力的大小或方向變化,則不能直接用I=FΔt求變力的沖量,可以求出該力作用下物體動量的變化量,由I=Δp求變力的沖量平均力法如果力隨時間是均勻變化的,則F=12(F0+Ft該變力的沖量為I=FΔt=12(F0+Ft二、各動量定理1.內(nèi)容:物體在一個過程中所受力的沖量等于它在這個過程始末的動量變化量。說明

這里說的“力的沖量”指的是合力的沖量,或者是各個力的沖量的矢量和。2.表達式:I=p'-p或F(t'-t)=mv'-mv。說明

表達式是矢量式,等號包含了大小相等、方向相同兩方面的意思。公式中的F是物體所受的合外力,若合外力是變力,則F應是合外力在作用時間內(nèi)的平均值。3.關(guān)于I=Δp=p'-p的幾點說明a.合外力的沖量I是原因,動量的變化量Δp是結(jié)果。b.物體動量的變化量Δp的大小和方向與合外力的沖量I的大小和方向均相同。c.合外力的沖量I與初動量p、末動量p'的大小和方向均無必然聯(lián)系。三、動量定理與牛頓第二定律的比較1.動量定理與牛頓第二定律的聯(lián)系由牛頓第二定律和運動學公式可得到下面的關(guān)系:F=ma=mv'?vΔt=p'?pΔt=由上面的關(guān)系式可知:物體所受合外力等于其動量對時間的變化率,這又稱為牛頓第二定律的另一種表達形式。其實當物體所受外力增大時,由牛頓第二定律可知,其加速度增大,即速度的變化率增大,又由于物體的質(zhì)量不變,則動量的變化率增大,所以動量定理的物理實質(zhì)和牛頓第二定律是相同的。2.動量定理與牛頓第二定律的區(qū)別(1)牛頓第二定律反映了力與加速度之間的瞬時對應關(guān)系,而動量定理則反映了物體在一個過程中,所受合外力的沖量與物體的動量變化量間的關(guān)系。(2)牛頓第二定律只適用于宏觀物體的低速運動,對高速運動的微觀粒子不適用;而動量定理具有普適性。3.動量定理與牛頓第二定律的選用在解決物理問題時,兩者的選用應根據(jù)物理過程的特點和已知量、未知量來確定。(1)在合外力為恒力的情況下,可用牛頓第二定律F=ma和運動學公式v'=v+at求解,也可用動量定理F(t'-t)=mv'-mv求解。但動量定理較牛頓第二定律有獨特的優(yōu)點,因為公式F(t'-t)=mv'-mv中只涉及兩個狀態(tài)量mv'和mv及一個過程量F(t'-t),至于這兩個狀態(tài)間是怎樣的過程,軌跡是怎樣的,加速度怎樣,位移怎樣等全不必考慮,所以解題時應優(yōu)先選用動量定理。(2)對于多過程問題,動量定理可用于全過程,而牛頓第二定律只能分過程使用。應用牛頓第二定律和運動學公式解題,必須分過程逐一求出連接前后兩過程的中間量——速度,求解過程較復雜;而應用動量定理,可以不必關(guān)心中間量,直接進行全過程分析,使求解過程變得簡捷。四、動量定理的應用1.用動量定理解釋生活中的現(xiàn)象(1)Δp一定時,作用時間越短,力越大;作用時間越長,力越小。(2)F一定時,作用時間越長,Δp越大;作用時間越短,Δp越小。分析問題時,要明確哪個量一定,哪個量變化。2.用動量定理解題的基本思路(1)確定研究對象。在中學階段用動量定理討論的問題,其研究對象一般僅限于單個物體。(2)對物體進行受力分析,求合沖量??上惹竺總€力的沖量,再求各力沖量的矢量和;或先求合力,再求其沖量。(3)抓住過程的初、末狀態(tài),選好正方向,確定各動量和沖量的正負號。(4)根據(jù)動量定理列方程,如有必要還需要補充其他方程,最后代入數(shù)據(jù)求解。說明

對過程較復雜的運動,可分段用動量定理,也可對整個過程用動量定理。五、用動量定理解決流體類問題?1.流體模型對于流體的運動,可沿流速v的方向選取一段柱形流體,設在極短的時間Δt內(nèi)通過某一面積為S的橫截面的柱形流體的長度為Δl,如圖所示。設流體的密度為ρ,則在Δt時間內(nèi)流過該截面的流體的質(zhì)量為Δm=ρSΔl=ρSvΔt,根據(jù)動量定理,可知流體微元所受的合外力的沖量等于該流體微元動量的變化量,即FΔt=ΔmΔv。?分兩種情況:(1)作用后流體微元靜止,有Δv=-v,代入上式有F=-ρSv2;(2)作用后流體微元以速率v反彈,有Δv=-2v,代入上式有F=-2ρSv2。2.微粒類問題通常,電子流、光子流、離子流等被廣義地視為“微?!保滟|(zhì)量具有獨立性,題目通常給出單位體積內(nèi)粒子數(shù)n。應用動量定理分析微粒類問題的步驟:(1)建立“柱體”模型。沿微粒運動的方向選取微元,柱體的橫截面積為S。(2)選取微元研究。微元的長度為Δl=v0Δt,體積為ΔV=Sv0Δt,則微元內(nèi)的粒子數(shù)N=nv0SΔt。(3)先應用動量定理研究單個粒子,建立方程,再乘以N。1.3動量守恒定律一、系統(tǒng)、內(nèi)力和外力1.系統(tǒng):由兩個(或多個)相互作用的物體構(gòu)成的整體叫作一個力學系統(tǒng),簡稱系統(tǒng)。例如,研究炸彈的爆炸時,它的所有碎片及產(chǎn)生的燃氣構(gòu)成的整體就是系統(tǒng)。2.內(nèi)力:系統(tǒng)中物體間的作用力。3.外力:系統(tǒng)以外的物體施加給系統(tǒng)內(nèi)物體的力。二、近動量守恒定律1.內(nèi)容:如果一個系統(tǒng)不受外力,或者所受外力的矢量和為0,這個系統(tǒng)的總動量保持不變。2.動量守恒定律常用的三種表達形式(1)p=p',即系統(tǒng)內(nèi)物體相互作用前的總動量p和相互作用后的總動量p'大小相等,方向相同。(2)Δp=p'-p=0,即系統(tǒng)總動量的變化量為零。(3)Δp1=-Δp2,即相互作用的系統(tǒng)內(nèi)的兩部分,其中一部分動量的增加量等于另一部分動量的減少量。3.適用條件(1)系統(tǒng)不受外力或者所受外力的矢量和為零。(2)系統(tǒng)外力遠小于內(nèi)力時,外力的作用可以忽略,系統(tǒng)的動量守恒。(3)系統(tǒng)在某一方向上的合外力為零時,系統(tǒng)在該方向上動量守恒。4.動量守恒定律的五個特性矢量性動量守恒定律的表達式為矢量方程,解題時應選取統(tǒng)一的正方向相對性各物體的速度必須是相對于同一參考系的速度(一般是相對于地面)同時性動量是一個瞬時量,表達式中的p1、p2、……必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用前同一時刻的動量,p1‘、p2’、……必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用后同一時刻的動量系統(tǒng)性研究的對象是相互作用的兩個或多個物體組成的系統(tǒng)普適性動量守恒定律不僅適用于低速、宏觀物體組成的系統(tǒng),還適用于接近光速運動的微觀粒子組成的系統(tǒng)注意

系統(tǒng)動量守恒時,其機械能不一定守恒,系統(tǒng)的機械能守恒時,其動量也不一定守恒,這是兩個守恒定律成立的條件不同而導致的。5.應用動量守恒定律解題的一般步驟三、對動量守恒定律成立條件的理解1.理想守恒系統(tǒng)內(nèi)的任何物體都不受外力作用,這是一種理想化的情形。若系統(tǒng)受到外力作用,但所受合外力為零,可視為理想守恒。例如:兩個物體在光滑的水平面上碰撞,物體所受重力和支持力為一對平衡力,合力為零,兩物體組成的系統(tǒng)動量守恒。2.近似守恒系統(tǒng)受到的合外力不為零,但當內(nèi)力遠大于外力時,可以認為系統(tǒng)的動量守恒。例如:手榴彈在空中爆炸的瞬間,火藥產(chǎn)生的內(nèi)力遠大于手榴彈的重力,重力便可忽略不計,動量近似守恒;高速公路上,兩輛轎車相撞,在碰撞瞬間,兩車間相互作用的內(nèi)力遠大于車所受的摩擦力,摩擦力可忽略,動量近似守恒。3.某一方向上動量守恒系統(tǒng)所受合外力不為零,但在某一方向上合外力為零,則系統(tǒng)在該方向上動量守恒。常見模型如下(地面均光滑):例如:水平拋出的小球落在了沿光滑水平面勻速運動的敞篷車中,由于小球在豎直方向受重力作用,故小球和車組成的系統(tǒng)動量不守恒,但系統(tǒng)在水平方向不受外力,故系統(tǒng)在水平方向動量守恒。四、對動量守恒定律應用問題的分析1.動量守恒中的速度在應用動量守恒定律時,關(guān)于速度,需注意以下幾個問題。(以兩個物體組成的系統(tǒng)的動量守恒為例,有m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2')(1)速度的矢量性:需先規(guī)定正方向,根據(jù)規(guī)定的正方向把各速度的正負代入;(2)速度的同時性:式中的v1、v2為作用前兩物體同一時刻的速度,v1'、v2'為作用后兩物體同一時刻的速度;(3)速度的同一性:各速度均以地面為參考系,若題目中給出的是兩物體之間的相對速度,可利用下式把相對速度轉(zhuǎn)化為對地速度,vA對地=vA對B+vB對地。2.碰撞中的“時間極短”的含義“時間極短”是一種特定的物理語言,是碰撞問題中的一個隱含條件,正確理解和利用碰撞中“時間極短”這個隱含條件,往往是解決問題的關(guān)鍵。由于某些物理量在極短時間內(nèi)的變化可以忽略,因此,“時間極短”時可近似處理一些問題。3.多物體、多過程問題中動量守恒定律的應用(1)物理過程的多變性,往往使問題復雜,解題時我們可以通過對物理過程的正確分析,把一個復雜的過程分解為幾個簡單的子過程,對每一個子過程,選擇合適的物理規(guī)律求解,通常要結(jié)合機械能守恒定律、能量守恒定律。(2)在某些情況下,我們不但要研究若干物體組成的大系統(tǒng),還要根據(jù)題目的要求以及守恒條件選擇某個子系統(tǒng)進行研究,這就需要把復雜的大系統(tǒng)恰當?shù)貏澐譃楹唵蔚淖酉到y(tǒng)。五、近動量守恒的推力歸納問題此類問題一般涉及多次相似的相互作用過程,解題時要準確分析運動和相互作用過程,找到n次作用過程的動量守恒關(guān)系式,有時需要列出前幾次相互作用過程的動量守恒關(guān)系式,通過歸納演繹得出n次相互作用的動量守恒關(guān)系式,解題時要善于運用數(shù)學知識進行分析推理。1.4實驗驗證動量守恒定律一、利用一維碰撞驗證動量守恒定律的兩種方案方案一:研究氣墊導軌上滑塊碰撞時的動量守恒(1)質(zhì)量的測量:用天平測量。(2)速度的測量:v=ΔxΔt,式中Δx為滑塊上擋光片的寬度,Δt(3)所用器材:氣墊導軌、光電計時器、天平、滑塊(兩個)、物塊、彈簧、擋光片、細繩、彈性碰撞架、撞針、橡皮泥。(4)各種碰撞情景的實現(xiàn):利用彈簧、細繩、彈性碰撞架、撞針、橡皮泥等設計各種類型的碰撞,采用在滑塊上加物塊的方法來改變碰撞物體的質(zhì)量。(5)驗證:分別計算出兩物體碰撞前后的總動量,并檢驗碰撞前后總動量的關(guān)系是否滿足動量守恒定律,即m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'在誤差允許的范圍內(nèi)是否成立。方案二:研究斜槽末端小球碰撞時的動量守恒(1)質(zhì)量的測量:用天平測量。(2)速度的測量:入射小球碰撞前后和被碰小球碰后瞬間的速度方向都是水平的,因此,兩球碰撞前后的速度,可以利用平拋運動的知識求出。(3)所用器材:斜槽、兩個大小相等而質(zhì)量不等的小球、鉛垂線、白紙、復寫紙、刻度尺、天平、圓規(guī)。二、誤差分析1.系統(tǒng)誤差:主要來源于裝置本身。(1)碰撞是否為一維碰撞。(2)實驗是否滿足動量守恒的條件,如氣墊導軌是否水平、兩球是否等大等。2.偶然誤差:主要來源于質(zhì)量和速度的測量。3.改進措施:(1)設計方案時應保證碰撞為一維碰撞,且盡量滿足動量守恒的條件。(2)采取多次測量求平均值的方法減小偶然誤差。三、借助平拋運動驗證動量守恒定律1.實驗裝置利用斜槽實現(xiàn)兩小球(半徑相同)的一維碰撞,實驗裝置如圖甲所示。讓一個質(zhì)量較大(質(zhì)量為m1)的小球從斜槽上滾下,與放在斜槽末端的另一個質(zhì)量較小(質(zhì)量為m2)的小球發(fā)生碰撞,之后兩小球均做平拋運動。甲乙丙2.實驗方案設計在一維碰撞中,測出兩小球的質(zhì)量m1、m2和碰撞前后兩小球的速度v1、v2、v1'、v2',算出碰撞前的總動量p=m1v1+m2v2及碰撞后的總動量p'=m1v1'+m2v2',看碰撞前后動量是否守恒。3.實驗過程(1)用天平測出等大的兩小球的質(zhì)量,并選用質(zhì)量大的小球為入射小球。(2)按照圖甲安裝實驗裝置,調(diào)整裝置使斜槽末端水平并固定斜槽。(3)白紙在下,復寫紙在上,并在適當位置鋪放好,記下鉛垂線所指的位置O。(4)不放被碰小球,讓入射小球從斜槽上某固定高度自由滾下,重復10次,用圓規(guī)畫盡量小的圓把小球的所有落點都圈在里面,圓心P就是小球落點的平均位置。(5)把被碰小球放在斜槽末端,讓入射小球從斜槽同一高度自由滾下,使它們發(fā)生碰撞,重復實驗10次。用步驟(4)的方法,標出碰后入射小球落點的平均位置M和被碰小球落點的平均位置N,如圖乙、丙。(6)分別測量O點與P、M、N點之間的距離,將測量數(shù)據(jù)記錄下來。(7)整理好實驗器材放回原處。4.數(shù)據(jù)處理方法(1)利用平拋運動的規(guī)律計算速度。測出碰撞前后小球落點到O點的距離xOP、xOM、xON,小球在空中運動的時間均相同,設為Δt,可得小球做平拋運動的初速度為v=xΔt,即可間接得出兩(2)因為v∝x,所以可以用水平位移x來代替速度,將驗證m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'變?yōu)轵炞Cm1·xOP=m1·xOM+m2·xON,可將對難測物理量(速度)的測量轉(zhuǎn)換為對易測物理量(位移)的測量。1.5彈性碰撞和非彈性碰撞一、彈性碰撞和非彈性碰撞1.碰撞(1)概念:碰撞是物體間的相互作用持續(xù)時間很短,而物體間相互作用力很大的現(xiàn)象。(2)特點:在碰撞現(xiàn)象中,一般都滿足內(nèi)力遠大于外力,可認為相互碰撞的物體組成的系統(tǒng)動量守恒。2.碰撞的分類(1)從能量角度分類動量是否守恒機械能是否守恒彈性碰撞守恒,m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'守恒,12m1v12+12m2v22=12m1v1'2+非彈性碰撞守恒,m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'有損失,E損=|ΔEk|=Ek初-完全非彈性碰撞守恒,m1v1+m2v2=(m1+m2)v共損失最大,E損=|ΔEk|=12m1v12+12m2v22-12(2)從碰撞前后物體運動的方向是否在同一條直線上分類a.正碰(對心碰撞):兩個小球相碰,碰撞之前球的運動速度與兩球心的連線在同一條直線上,碰撞之后兩球的速度仍會沿著這條直線。b.斜碰(非對心碰撞):兩個小球發(fā)生碰撞,如果碰撞之前球的運動速度與兩球心的連線不在同一條直線上,碰撞之后兩球的速度都會偏離原來兩球心的連線。二、彈性碰撞的特例——“一動碰一靜”模型1.兩個質(zhì)量分別為m1、m2的小球發(fā)生彈性正碰,v1≠0,v2=0,則碰后兩球的速度分別為v1'=m1?m2m1+m22.若質(zhì)量相等的兩球(m1=m2)發(fā)生彈性正碰,v1≠0,v2=0,則v1'=0,v2'=v1,即兩者碰后交換速度。3.若m1?m2,v1≠0,v2=0,則二者發(fā)生彈性正碰后,v1'=-v1,v2'=0。表明質(zhì)量為m1的球以原來的速率被反向彈回,而質(zhì)量為m2的球仍靜止。4.若m1?m2,v1≠0,v2=0,則二者發(fā)生彈性正碰后,v1'=v1,v2'=2v1。表明質(zhì)量為m1的球的速度不變,質(zhì)量為m2的球以2v1的速度被撞出去。三、碰撞問題的原則1.處理碰撞問題遵循的三個規(guī)律2.彈性碰撞速度問題動量守恒:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'機械能守恒:12m1+12m2=12m1v1'2+12m2v2則有v1'=(m1?m3.彈性碰撞的判斷(1)題目中明確指出物體間發(fā)生的是彈性碰撞;(2)彈性小球、光滑鋼球或分子、原子等微觀粒子碰撞,屬于彈性碰撞。四、近碰撞類模型的拓展常規(guī)意義上的碰撞,物體間作用力大、時間短,作用力是斥力。有些情況下,當兩個物體發(fā)生作用時,盡管作用時間比較長,甚至作用力也不是斥力,我們?nèi)钥梢援敵膳鲎瞾硖幚恚@類問題我們稱為類碰撞問題。常見模型具體分析如下:1.類碰撞模型之“彈簧模型”(1)對于光滑水平面上的彈簧類問題,在作用過程中,系統(tǒng)所受的合外力為零,滿足動量守恒的條件。(2)整個過程涉及彈性勢能、動能,還可能涉及內(nèi)能的轉(zhuǎn)化,應用能量守恒定律解決此類問題。(3)彈簧壓縮至最短時,彈簧連接的兩物體速度相同,此時彈簧的彈性勢能最大。2.類碰撞模型之“子彈打木塊模型”?(1)子彈打木塊的過程很短暫,認為該過程中內(nèi)力遠大于外力,則系統(tǒng)動量守恒。(2)在子彈打木塊過程中摩擦生熱,系統(tǒng)的機械能不守恒,機械能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化。(3)若子彈不穿出木塊,二者最后有共同速度,機械能損失最多。3.類碰撞模型之“板塊模型”(1)在光滑水平面上,把滑塊、木板看作一個整體,摩擦力為內(nèi)力,滑塊和木板組成的系統(tǒng)動量守恒。(2)由于摩擦生熱,一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,系統(tǒng)的機械能不守恒,應用能量守恒定律求解問題。4.類碰撞模型之“滑塊+光滑弧面(斜面)模型”(1)在光滑水平面上,把滑塊、光滑弧面(斜面)看作一個整體,它們之間的作用力為內(nèi)力,滑塊和弧面(斜面)組成的系統(tǒng)在水平方向動量守恒。(2)由于只有動能和重力勢能之間的轉(zhuǎn)化,所以系統(tǒng)機械能守恒,應用機械能守恒定律或能量守恒定律求解問題。(3)滑塊到達弧面(斜面)最高點時(滑塊豎直方向的速度為零)二者有共同速度。5.類碰撞模型之“懸繩”模型此模型系統(tǒng)機械能守恒,水平方向動量守恒,解題時需關(guān)注物體運動的最高點和最低點。1.6反沖現(xiàn)象火箭一、反沖現(xiàn)像1.定義:一個靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩個部分,由動量守恒定律可知,一部分向某個方向運動,另一部分必然向相反的方向運動,這個現(xiàn)象稱為反沖。此時動量守恒的表達式為:0=m1v1+m2v2。2.特點(1)物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運動。(2)反沖現(xiàn)象中,相互作用力一般很大,通常可以用動量守恒定律來處理。3.反沖現(xiàn)象的應用及防止(1)應用:農(nóng)田、園林的噴灌裝置利用反沖實現(xiàn)一邊噴水一邊旋轉(zhuǎn)。(2)防止:用槍射擊時,子彈向前飛去,由于發(fā)生反沖,槍身會向后運動,從而影響射擊的準確性,所以用步槍射擊時要把槍身抵在肩部,以減少反沖的影響。二、火箭1.工作原理:火箭的飛行應用了反沖的原理。火箭內(nèi)的燃料點燃后生成的高溫燃氣以很大的速度向后噴出,火箭由于反沖而向前運動。2.影響火箭獲得速度大小的兩個因素(1)噴氣速度:現(xiàn)代火箭發(fā)動機的噴氣速度通常在2000~5000m/s。(2)質(zhì)量比:火箭起飛時的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭體質(zhì)量之比。噴氣速度越大,質(zhì)量比越大,火箭獲得的速度越大。3.現(xiàn)代火箭的主要用途:利用火箭作為運載工具,如發(fā)射探測儀器、常規(guī)彈頭和核彈頭、人造衛(wèi)星和宇宙飛船等。三、反沖和爆炸1.反沖現(xiàn)象的三點說明作用原理反沖現(xiàn)象是系統(tǒng)內(nèi)物體之間的作用力和反作用力產(chǎn)生的效果動量守恒反沖現(xiàn)象中系統(tǒng)不受外力或內(nèi)力遠大于外力,所以反沖運動遵循動量守恒定律機械能增加反沖現(xiàn)象中,由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機械能,所以系統(tǒng)的總機械能增加2.爆炸現(xiàn)象的三個規(guī)律動量守恒由于爆炸是在極短的時間內(nèi)完成的,爆炸物體間的相互作用力遠遠大于受到的外力,所以在爆炸過程中,系統(tǒng)的總動量守恒動能增加在爆炸過程中,由于有其他形式的能量(如化學能)轉(zhuǎn)化為動能,所以爆炸后系統(tǒng)的總動能增加位置不變爆炸的時間極短,因而作用過程中,物體產(chǎn)生的位移很小,一般可忽略不計,可以認為爆炸后仍然從爆炸前的位置以新的動量開始運動四、用比較思維分析“形異質(zhì)同”類問題——人船模型1.“人船模型”原來靜止的兩物體發(fā)生相互作用時,若所受外力的矢量和(或在某方向上外力的矢量和)為零,則系統(tǒng)動量守恒(或在某方向上動量守恒)。相互作用過程中,任一時刻兩物體的速度(或在某方向上的速度)大小之比都等于質(zhì)量的反比,此類問題歸為“人船模型”問題。2.模型的典型特征系統(tǒng)總動量為零,系統(tǒng)動量守恒(或在某方向上動量守恒)。3.處理“人船模型”問題的關(guān)鍵(1)首先利用動量守恒(或在某方向上動量守恒)確定兩物體的速度關(guān)系,再確定兩物體的位移關(guān)系。若系統(tǒng)原來處于靜止狀態(tài),動量守恒的表達式可寫成m1v1-m2v2=0的形式,式中v1、v2是質(zhì)量為m1、m2的兩物體末狀態(tài)時的瞬時速率。此種狀態(tài)下(兩物體動量守恒)的運動過程中,任意時刻系統(tǒng)的總動量為零,因此任意時刻兩物體的瞬時速率v1和v2之比都等于兩物體質(zhì)量的反比,所以全過程的平均速度之比也等于質(zhì)量的反比,故有m1v1-m2v2=0。如果兩物體相互作用的時間為t,在這段時間內(nèi)兩物體的位移大小分別為x1和x2,則有m1x1t-m2x2t=0,化簡整理得m1x1-m2x2=0或m1x(2)解題時應畫出各物體的位移關(guān)系草圖,明確它們各自相對地面位移的關(guān)系。4.模型拓展(1)氣球和人載人氣球原來靜止在空中,離地高度為h,人的質(zhì)量為m,氣球的質(zhì)量為M(不含人的質(zhì)量)。若氣球下懸吊一輕繩,人沿輕繩返回地面,取人和氣球為一個系統(tǒng),系統(tǒng)初始靜止且同時開始運動,人到達地面時,人對地的位移大小為h,設氣球?qū)Φ氐奈灰拼笮長,則根據(jù)“人船模型”有ML=mh,解得L=mMh,則輕繩的長度至少為L+h=(M+m)hM(2)物塊和劈一個質(zhì)量為M、底面邊長為b的劈靜止在光滑的水平面上,有一質(zhì)量為m的物塊由劈頂部無初速度滑至底部時,劈和物塊組成的系統(tǒng)在水平方向不受外力,水平方向動量守恒,且初始時兩物體均靜止,根據(jù)“人船模型”有mx1=Mx2,其中x1、x2是物塊和劈在水平方向上對地的位移大小,且有x1+x2=b,則劈移動的距離為x2=mM+mb

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預覽,若沒有圖紙預覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負責。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準確性、安全性和完整性, 同時也不承擔用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論