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(共22張PPT)
第一章 動量和動量守恒定律
第4節(jié) 動量守恒定律的應(yīng)用
生活中的碰撞現(xiàn)象
都適合用動量守恒定律分析.
1.動量守恒定律的普適性：適用于計算合外力為零時系統(tǒng)中物體相互作用的規(guī)律。
（1）不僅適用于正碰，也適用于斜碰；
（2）不僅適用于碰撞，也適用于任何形式的互相作用；
（3）不僅適用于兩個物體組成的系統(tǒng)，也適用于多個物體組成的系統(tǒng)。
動量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律
01 動量守恒定律的應(yīng)用
2.應(yīng)用動量守恒定律解決問題的思路
明確研究對象，確定系統(tǒng)的組成
受力分析，分清內(nèi)力、外力，確定動量守恒
規(guī)定正方向，確定初、末動量
根據(jù)動量守恒定律，建立方程，求出結(jié)果
情境：假設(shè)擲壺運(yùn)動員手持冰壺從本壘圓心向前的速度v0=1m/s，至前衛(wèi)線冰壺出手瞬間，冰壺在水平方向上相對于手的速度v1=2m/s。已知擲壺運(yùn)動員的質(zhì)量M=60kg，冰壺的質(zhì)量m=20kg，則冰壺出手后，運(yùn)動員的速度如何變化？
（1）擲壺隊員與冰壺組成的系統(tǒng)的動量守恒嗎？
（2）冰壺出手后，擲壺隊員的速度是如何變化的？
解：以地面為參考系，取初速度方向為正方向
冰壺出手時，假設(shè)擲壺隊員的速度為v，方向沿正方向，則冰壺的對地速度為v+v1：
根據(jù)系統(tǒng)動量守恒定律有：
（M+m）v0 = Mv + m（v+v1）
整理可得：v=
代入數(shù)據(jù)求得：v= 0.5m/s，方向不變。
物理情景：反沖小車停在光滑的桌面上，車上固定一個用膠塞塞住封口的試管。試管內(nèi)充滿空氣，用車上的酒精燈加熱試管尾端。當(dāng)試管內(nèi)的空氣達(dá)到一定溫度時，膠塞從試管口噴出。
問題1：整個反沖小車遵循動量守恒嗎？
問題2：膠塞從試管口噴出瞬間，小車是否運(yùn)動？
系統(tǒng)合外力為0,動量守恒
膠塞向右運(yùn)動，則小車向左運(yùn)動
1.反沖：如果一個靜止的物體在內(nèi)力作用下分裂成兩個部分，一部分向某個方向運(yùn)動，另一部分必然向相反的方向運(yùn)動，這種現(xiàn)象叫作反沖。
2.特點：
（1）物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動；
（2）反沖運(yùn)動中物體之間相互作用力很大，且作用時間短，一般滿足內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，可用動量守恒定律來處理；
（3）反沖運(yùn)動中，有其他形式的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以系統(tǒng)的總動能增加。
02 反沖
問題3：設(shè)反沖小車總質(zhì)量為M，膠塞質(zhì)量為m，膠塞噴出時，膠塞相對于地面的速度為v，此時，小車相對于地面的速度是多少？
mv＋(M－m)v′＝0
M-m
v0
正方向
v=？
m
例題：火箭發(fā)射前的總質(zhì)量為M，燃料全部燃燒完后的質(zhì)量為m，火箭燃?xì)獾膶Φ貒娚渌俣葹関0，燃料燃盡后火箭的速度v為多大？
解：
在火箭發(fā)射過程中，內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，所以動量守恒。設(shè)火箭的速度方向為正方向，由動量守恒得：
火箭如何提速？
火箭飛行速度的決定因素：燃?xì)赓|(zhì)量與火箭本身質(zhì)量之比．
多級火箭
多級火箭由數(shù)級火箭組合而成，每一級都裝有發(fā)動機(jī)與燃料，從尾部最初一級開始，每級火箭燃料用完后自動脫落，同時下一級火箭發(fā)動機(jī)開始工作，使火箭繼續(xù)加速前進(jìn).理論上火箭的速度可以提至很高，但是實際應(yīng)用中一般不會超過四級，因為級數(shù)太多時，連接機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)的質(zhì)量會增加很多，工作的可靠性也會降低.
3. 反沖現(xiàn)象的應(yīng)用及防止
（1）反沖現(xiàn)象的應(yīng)用
灌溉噴水器
禮花燃放
海上沖水
（2）反沖現(xiàn)象的防止
大炮止退犁
步槍射擊
槍身的反沖會影響射擊的準(zhǔn)確性，用步槍射擊時要把槍身抵在肩部，以減少反沖的影響。
炮車的履帶表面有較深的突起抓地鉤型設(shè)計和是為了增大摩擦力，止退犁和兩個液壓緩沖器，都是為了在火炮連射時起到“止退”的作用，提高命中精度而精心設(shè)計的。
例題：用火箭發(fā)射人造衛(wèi)星，假設(shè)最后一節(jié)火箭的燃料用完后，火箭殼體和衛(wèi)星一起以速度 繞地球做勻速圓周運(yùn)動。已知衛(wèi)星質(zhì)量M=500 kg，最后一節(jié)火箭殼體的質(zhì)量m=100 kg，某時刻火箭殼體與衛(wèi)星分離，分離時衛(wèi)星與火箭殼體沿軌道切線方向的相對速度 ，試分析計算：
（1）分離后衛(wèi)星的速度是多大？
（2）火箭殼體的速度是多大？（以地面為參考系）
條件判斷：由于衛(wèi)星與火箭殼體分離時間很短，重力等作用引起的動量變化與它們各自在分離前后具有的動量相比可以忽略不計，故衛(wèi)星與火箭殼體分離時近似視為動量守恒。
解：設(shè)分離時衛(wèi)星速度方向為正方向，分離后衛(wèi)星的速度為v1，火箭殼體的速度為v2，由動量守恒，有
（m+M）v= mv2+Mv1
由題意可知 v1v2
解得 v1 ，v2
反沖運(yùn)動的典型應(yīng)用——人船模型
要點提示:因為她起跳時和船相互作用,給船一個向后的作用力,船后退,這樣她相對于岸的速度就小于起跳時相對于船的速度,因此會掉進(jìn)水里。
情境：兩位同學(xué)在公園里劃船,當(dāng)小船離碼頭大約1.5 m左右時,有一位同學(xué)心想:自己在體育課上立定跳遠(yuǎn)的成績從未低過2 m,跳到岸上絕對沒有問題,于是她縱身一躍,結(jié)果卻掉在水里,她為什么不能如她想的那樣跳上岸呢 (不計水的阻力)
如圖所示，長為L、質(zhì)量為M的小船停在靜水中，質(zhì)量為m的人由靜止開始從船的一端走到船的另一端，不計水的阻力．
x1
x2
解析：人和船系統(tǒng)動量守恒, Mv1=mv2
二者位移關(guān)系：x1+x2=L
任一時刻人和船的動量大小相等，所以二者平均動量相等。
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.系統(tǒng)滿足動量守恒，人、船的位移與質(zhì)量成反比
1.下列所描述的事例或應(yīng)用中，沒有利用反沖原理的是（　　）
A.噴灌裝置的自動旋轉(zhuǎn)
B.章魚在水中前行和轉(zhuǎn)向
C.運(yùn)載火箭發(fā)射過程
D.碼頭邊輪胎的保護(hù)作用
D
2.關(guān)于反沖運(yùn)動的說法中，正確的是（ ）
A．拋出物m1的質(zhì)量要小于剩下質(zhì)量m2才能獲得反沖
B．若拋出質(zhì)量m1大于剩下的質(zhì)量m2，則m2的反沖力大于m1所受的力
C．反沖運(yùn)動中，牛頓第三定律適用，但牛頓第二定律不適用
D．對拋出部分和剩余部分都適用于牛頓第二定律
D
3．一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率 v0 進(jìn)入太空預(yù)定位置，由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離。已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1，后部分的箭體質(zhì)量為m2，分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行，若忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化，則分離后衛(wèi)星的速率v1為（　 　）
A． B．
C． D．
D
4.如圖所示,甲、乙兩船的總質(zhì)量(包括船、人和貨物)分別為10m、12m,兩船沿同一直線同一方向運(yùn)動,速度分別為2v0、v0。為避免兩船相撞,乙船上的人將一質(zhì)量為m的貨物沿水平方向拋向甲船,甲船上的人將貨物接住,求拋出貨物的最小速度。(不計水的阻力)
解：設(shè)乙船上的人拋出貨物的最小速度為vmin,拋出貨物后船的速度為v1,甲船上的人接到貨物后船的速度為v2,根據(jù)動量守恒定律
貨物從乙船拋出過程有12mv0=11mv1-mvmin
貨物落入甲船過程有10m·2v0-mvmin=11mv2
為避免兩船相撞應(yīng)滿足v1=v2
解得vmin=4v0。

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