2018-2019版高中物理 第1章 碰撞與動量守恒 1.3 課時1 分析碰碰車的碰撞 探究未知粒子的性質(zhì)課件 滬科版選修3-5.ppt

課時1 分析碰碰車的碰撞 探究未知粒子的性質(zhì),第1章 1.3 動量守恒定律的案例分析,學(xué)習(xí)目標 1.進一步理解動量守恒的含義，熟練掌握應(yīng)用動量守恒定律解決問題的方法和步驟. 2.會分析碰撞中的臨界問題.,內(nèi)容索引,題型探究 重點難點 各個擊破,達標檢測 當(dāng)堂檢測 鞏固反饋,題型探究,分析臨界問題的關(guān)鍵是尋找臨界狀態(tài)，在動量守恒定律的應(yīng)用中，常常出現(xiàn)相互作用的兩物體相距最近、避免相碰和物體開始反向等臨界狀態(tài)，其臨界條件常常表現(xiàn)為兩物體的相對速度關(guān)系與相對位移關(guān)系，這些特定關(guān)系的判斷是求解這類問題的關(guān)鍵.,一、分析碰碰車的碰撞(臨界問題分析),例1 如圖1所示，甲、乙兩小孩各乘一輛冰車在水平冰面上游戲.甲和他的冰車的總質(zhì)量與乙和他的冰車的總質(zhì)量都為M30 kg.游戲時，甲推著一個質(zhì)量為m15 kg的箱子和他一起以v02 m/s的速度滑行，乙以同樣大小的速度迎面滑來.,圖1,(1)若甲和乙迎面相撞，碰撞后兩車以共同的速度運動，求碰撞后兩車的共同速度.,答案,解析,答案 0.4 m/s，方向與甲車初速度方向相同,解析 選擇甲整體、箱子、乙整體組成的系統(tǒng)為研究對象， 由動量守恒定律得：(Mm)v0Mv0(2Mm)v 解得v0.4 m/s，方向與甲車初速度方向相同.,(2)為了避免相撞，甲突然將箱子沿冰面推給乙，箱子滑到乙處，乙迅速抓住.若不計冰面摩擦，求甲至少以多大的速度(相對地面)將箱子推出，才能避免與乙地相撞.,答案,解析,答案 5.2 m/s，方向與甲車的初速度方向相同,解析 要想剛好避免相撞，要求乙抓住箱子后與甲的速度正好相等， 設(shè)甲推出箱子后的速度為v1，箱子的速度為v，乙抓住箱子后的速度為v2. 對甲和箱子，推箱子前后動量守恒，以初速度方向為正方向， 由動量守恒定律得(Mm)v0mvMv1 對乙和箱子，抓住箱子的前后動量守恒，以箱子初速度方向為正方向， 由動量守恒定律得mvMv0(mM)v2 剛好不相撞的條件是v1v2 聯(lián)立以上三式并代入數(shù)值解得v5.2 m/s，方向與甲車的初速度方向相同.,動量守恒定律不僅適用于宏觀領(lǐng)域也適用于微觀領(lǐng)域. 為了探究未知粒子的性質(zhì)，物理學(xué)家常用加速后的帶電粒子去轟擊它們，這時常要運用動量守恒定律.,二、探究未知粒子的性質(zhì),例2 用粒子轟擊靜止氮原子核( N)的實驗中，假設(shè)某次碰撞恰好發(fā)生在同一條直線上.已知粒子的質(zhì)量為4m0，轟擊前的速度為v0，轟擊后，產(chǎn)生一個質(zhì)量為17m0的氧核速度大小為v1，方向與v0相同，且v1 ，同時產(chǎn)生質(zhì)量為m0的質(zhì)子，求質(zhì)子的速度大小和方向.,答案,解析,答案 4v017v1 方向與v0的方向同向,解析 設(shè)產(chǎn)生的質(zhì)子的速度為v2， 由動量守恒定律得：4m0v017m0v1m0v2； 解得：v24v017v1，,即質(zhì)子飛出的方向與v0的方向同向.,針對訓(xùn)練 (多選)一個質(zhì)子以1.0107 m/s的速度撞入一個靜止的鋁原子核后被俘獲，鋁原子核變?yōu)楣柙雍?，已知鋁核的質(zhì)量是質(zhì)子的27倍，硅核的質(zhì)量是質(zhì)子的28倍，則下列判斷中正確的是 A.硅原子核速度的數(shù)量級為107 m/s B.硅原子核速度的數(shù)量級為105 m/s C.硅原子核速度方向跟質(zhì)子的初速度方向一致 D.硅原子核速度方向跟質(zhì)子的初速度方向相反,答案,解析,解析 鋁原子核俘獲質(zhì)子的過程動量守恒， 由動量守恒定律得，mv28mv,故數(shù)量級為105m/s，方向跟質(zhì)子的初速度方向一致，B、C正確.,達標檢測,1.(臨界問題分析)(多選)如圖2所示，長木板B質(zhì)量m13.0 kg，在其右端放一個質(zhì)量m21.0 kg的小木塊A.現(xiàn)以光滑地面為參考系，給A和B以大小均為4.0 m/s、方向相反的初速度，使A開始向左運動，B開始向右運動，最后A沒有滑離B.站在地面的觀察者看到在一段 時間內(nèi)小木塊A正在做加速運動，則在這段時間 內(nèi)的某時刻木板對地面的速度大小可能是 A.1.8 m/s B.2.4 m/s C.2.6 m/s D.3.0 m/s,圖2,答案,解析,1,2,解析 以A、B組成的系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)動量守恒，取水平向右為正方向，從A開始運動到A的速度為零時，由動量守恒定律定得：(m1m2)v0m1vB1， 代入數(shù)據(jù)解得：vB12.67 m/s， 從開始運動到A、B速度相同時，取水平向右為正方向，由動量守恒定律得：(m1m2)v0(m1m2)vB2， 代入數(shù)據(jù)解得：vB22 m/s， 則在木塊A正在做加速運動的時間內(nèi)B的速度范圍為：2 m/s<vB<2.67 m/s. 故選B、C.,1,2,2.(臨界問題分析)將兩個完全相同的磁鐵(磁性極強)分別固定在質(zhì)量相等的小車上，水平面光滑.開始時甲車速度大小為3 m/s，方向向右，乙車速度大小為2 m/s，方向向左并與甲車速度方向在同一直線上，如圖3所示.,圖3,1,2,答案,解析,(1)當(dāng)乙車速度為零時，甲車的速度多大？方向如何？,答案 1 m/s 方向向右,解析 兩個小車及磁鐵組成的系統(tǒng)在水平方向不受外力作用，兩車之間的磁力是系統(tǒng)內(nèi)力，系統(tǒng)動量守恒，設(shè)向右為正方向. v甲3 m/s，v乙2 m/s. 據(jù)動量守恒定律得：mv甲mv乙mv甲， 代入數(shù)據(jù)解得v甲v甲v乙(32) m/s1 m/s，方向向右.,1,2,(2)由于磁性極強，故兩車不會相碰，那么兩車的距離最小時，乙車的速度是多大？方向如何？,答案 0.5 m/s 方向向右,解析 兩車的距離最小時，兩車速度相同，設(shè)為v， 由動量守恒定律得：mv甲mv乙mvmv.,答案,解析,1,2,