2024-2025學(xué)年新教材高中物理第1章動(dòng)量守恒定律專題提升5爆炸和人船模型課件新人教版選擇性必修第一冊(cè)

第一章專題提升五爆炸和人船模型學(xué)習(xí)目標(biāo)1.會(huì)分析爆炸和人船模型。(科學(xué)思維)2.會(huì)用相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。(科學(xué)思維)重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究點(diǎn)一爆炸知識(shí)歸納1.研究對(duì)象:相互作用的物體組成的系統(tǒng)(1)系統(tǒng):相互作用的幾個(gè)物體所組成的整體。(2)內(nèi)力:系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的相互作用力。(3)外力:系統(tǒng)外其他物體對(duì)系統(tǒng)的作用力。2.對(duì)“系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變”的四點(diǎn)理解(1)系統(tǒng)的總動(dòng)量指系統(tǒng)內(nèi)各物體動(dòng)量的矢量和。(2)總動(dòng)量保持不變指的是大小和方向始終不變。(3)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變,但系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)物體的動(dòng)量可能在不斷變化。(4)系統(tǒng)在整個(gè)過(guò)程中任意兩個(gè)時(shí)刻的總動(dòng)量都相等,不能誤認(rèn)為只是始、末兩個(gè)狀態(tài)的總動(dòng)量相等。3.動(dòng)量守恒定律的三種表達(dá)式(1)p=p'或m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'(系統(tǒng)相互作用前的總動(dòng)量p等于相互作用后的總動(dòng)量p',大小相等,方向相同)。(2)Δp1=-Δp2或m1Δv1=-m2Δv2(系統(tǒng)內(nèi)一個(gè)物體的動(dòng)量變化量與另一物體的動(dòng)量變化量等大反向)。(3)Δp=p'-p=0(系統(tǒng)總動(dòng)量的變化量為零)。典例剖析【例題1】

(2024江蘇蘇州一中高二期末)煙花爆竹中的“二踢腳”(雙響爆竹)在地面點(diǎn)燃炸響后直飛升空,在高空再炸響一聲。設(shè)質(zhì)量為3m的“二踢腳”在地面炸響后(不考慮質(zhì)量變化)獲得初速度v0,豎直升空到速度為零時(shí)再次炸響,分裂成質(zhì)量之比為2∶1的兩塊,小塊碎片獲得水平速度v。已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間,不計(jì)空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是(

)A.“二踢腳”上升的高度為B.高空再次炸響后,大塊碎片獲得的速度為2vC.高空分裂后,大塊碎片先落地D.落地后,兩塊碎片之間的距離為D對(duì)點(diǎn)演練1.(多選)(2024山東臨沂一中高二期末)如圖所示,水平面上O點(diǎn)的正上方有一個(gè)靜止物體P,炸成兩塊a、b水平飛出,分別落在A點(diǎn)和B點(diǎn),且OA>OB。若爆炸時(shí)間極短,空氣阻力不計(jì),則(

)A.落地時(shí)a的速度大于b的速度B.落地時(shí)a的速度小于b的速度C.爆炸過(guò)程中a增加的動(dòng)能大于b增加的動(dòng)能D.爆炸過(guò)程中a增加的動(dòng)能小于b增加的動(dòng)能AC解析

物體P爆炸生成a、b兩塊的過(guò)程中在水平方向動(dòng)量守恒,則mava-mbvb=0,即pa=pb,由于下落過(guò)程是平拋運(yùn)動(dòng),由OA>OB可知va>vb,因此ma<mb,由Ek=知Eka>Ekb,C正確,D錯(cuò)誤;由于va>vb,而下落過(guò)程中a、b在豎直方向的速度增量為gt是相等的,因此落地時(shí)仍有va'>vb',A正確,B錯(cuò)誤。探究點(diǎn)二人船模型知識(shí)歸納1.人船模型問(wèn)題的特征兩個(gè)原來(lái)靜止的物體發(fā)生相互作用時(shí),若所受外力的矢量和為零,則動(dòng)量守恒。在相互作用的過(guò)程中,任一時(shí)刻兩物體的速度大小之比等于質(zhì)量的反比。這樣的問(wèn)題歸為人船模型問(wèn)題。2.處理人船模型問(wèn)題的關(guān)鍵(1)利用動(dòng)量守恒,確定兩物體的速度關(guān)系,再確定兩物體通過(guò)的位移的關(guān)系。由于動(dòng)量守恒,所以任意時(shí)刻系統(tǒng)的總動(dòng)量為零,即m1v1=m2v2(v1、v2為兩物體的瞬時(shí)速率),表明任意時(shí)刻的瞬時(shí)速率都與各物體的質(zhì)量成反比;所以全過(guò)程的平均速度也與質(zhì)量成反比,即,進(jìn)而可得兩物體的位移大小與各物體的質(zhì)量成反比,即m1x1=m2x2。(2)解題時(shí)要畫(huà)出各物體的位移關(guān)系草圖,構(gòu)建物體對(duì)地位移與相對(duì)位移的關(guān)系方程。(3)適用條件①系統(tǒng)由兩個(gè)物體組成且相互作用前靜止,系統(tǒng)總動(dòng)量守恒且為0。②在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中至少有一個(gè)方向的動(dòng)量守恒,注意兩物體的位移是相對(duì)同一參考系的位移。方法技巧

人船模型問(wèn)題中,兩物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是人走船行、人停船停、人快船快、人慢船慢。典例剖析【例題2】

(2024山東日照一中高二月考)如圖所示,長(zhǎng)為l、質(zhì)量為m'的小船停在靜水中,一個(gè)質(zhì)量為m的人站在船頭,若不計(jì)水的阻力,當(dāng)人從船頭走到船尾的過(guò)程中,小船和人對(duì)地的位移各是多少?解析

人和小船組成的系統(tǒng)在水平方向不受外力,動(dòng)量守恒。假設(shè)某一時(shí)刻小船和人對(duì)地的速度分別為v1、v2,由于系統(tǒng)原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài),因此0=m'v1-mv2即mv2=m'v1由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的任意時(shí)刻,人和小船的速度都滿足上述關(guān)系,故它們?cè)谶@一過(guò)程中平均速率也滿足這一關(guān)系,即等式兩邊同乘以運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t,得又因x1+x2=l,教你析題

讀取題干獲取信息小船停在靜水中小船初動(dòng)量為零不計(jì)水的阻力人和船組成的系統(tǒng)所受合外力為零當(dāng)人從船頭走到船尾的過(guò)程中人往前走,船也往前走教你破題獲取題干關(guān)鍵信息不計(jì)水的阻力↓判斷人和船組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒↓人從船頭走向船尾,人走船走,人停船停,人和船的位移大小之和等于船長(zhǎng)↓應(yīng)用動(dòng)量守恒定律列方程

3.畫(huà)草圖解題時(shí)要畫(huà)出各物體的位移關(guān)系草圖,找出各長(zhǎng)度間的關(guān)系,注意兩物體的位移是相對(duì)同一參考系的位移。對(duì)點(diǎn)演練2.有一只小船?？吭诤叴a頭,小船又窄又長(zhǎng)(比人重)。一位同學(xué)想用一個(gè)卷尺粗略測(cè)量它的質(zhì)量。他進(jìn)行了如下操作:首先將船平行于碼頭岸邊自由停泊,人輕輕從船尾上船,走到船頭停下,而后輕輕下船。用卷尺測(cè)出船后退的距離d,然后用卷尺測(cè)出船長(zhǎng)L。已知他的自身質(zhì)量為m,水的阻力不計(jì),則船的質(zhì)量為(

)B學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)123451.一彈丸在飛行到距離地面5m高時(shí)僅有水平速度v0=2m/s,爆炸成為甲、乙兩塊水平飛出,甲、乙的質(zhì)量比為3∶1。不計(jì)質(zhì)量損失,重力加速度g取10m/s2。則下列圖中兩塊彈片飛行的軌跡可能正確的是(

)B12345123452.(爆炸)(多選)(2024山西大同高三期末)如圖所示,光滑的水平地面上有木板C,mC=4kg,C板上表面粗糙,A、B兩個(gè)物體緊挨在一起,初始A、B和C三個(gè)物體均處于靜止?fàn)顟B(tài),mA=1kg,mB=2kg。A、B間夾有少量火藥,某時(shí)刻火藥爆炸,瞬間釋放了E=27J的能量并全部轉(zhuǎn)化為A和B的動(dòng)能,使A、B分別水平向左、向右運(yùn)動(dòng)起來(lái),C板足夠長(zhǎng),以下結(jié)論正確的是(

)A.爆炸后瞬間A、B速度大小vA=2vBB.若A、B與木板C上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,則爆炸后A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒C.若A、B與木板C上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)不相同,則爆炸后A、B、C組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒D.整個(gè)過(guò)程中A、B、C組成的系統(tǒng)由于摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能為27JAD12345解析

爆炸瞬間,以A、B為系統(tǒng),由動(dòng)量守恒定律有0=mAvA-mBvB,則mAvA=mBvB,代入數(shù)據(jù)得速度大小vA=2vB,故A正確;A、B受到的摩擦力大小不等,則A、B系統(tǒng)所受外力不為0,A、B系統(tǒng)動(dòng)量不守恒,故B錯(cuò)誤;對(duì)A、B、C整體分析,合力為零,滿足A、B、C組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒,故C錯(cuò)誤;C足夠長(zhǎng),最終A、B、C組成的系統(tǒng)的總動(dòng)量為0,故三者最終速度也為0,即A、B動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能為27

J,故D正確。123453.(爆炸)(2024河北石家莊一中高二期末)質(zhì)量為m的煙花彈升到最高點(diǎn)距離地面高度為h處爆炸成質(zhì)量相等的兩部分,兩炸片同時(shí)落地后相距L,不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g,則煙花彈爆炸使炸片增加的機(jī)械能為(

)B123454.(人船模型)(多選)(2024福建廈門高三月考)如圖所示,將一質(zhì)量為m'、半徑為R的光滑半圓形槽靜置于光滑水平面上,今讓一質(zhì)量為m的小球自左側(cè)槽口從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始落下,則以下結(jié)論正確的是(

)A.小球在半圓槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中,小球與半圓槽構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B.小球在半圓槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中,小球與半圓槽在水平方向動(dòng)量守恒ABC12345解析

小球在半圓槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中,地面和半圓槽光滑,只有小球的機(jī)械能與半圓槽的機(jī)械能之間相互轉(zhuǎn)化,小球與半圓槽構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒,A正確;小球在半圓槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程中,地面光滑,小球與半圓槽組成的系統(tǒng)在水平方向所受的合外力為零,小球與半圓槽在水平方向動(dòng)量守恒,B正確;小球到達(dá)右邊最高點(diǎn)時(shí),設(shè)小球和半圓槽通過(guò)的水平位移大小分別為x、y,如圖所示,小球和半圓槽組成的系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒,在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中小球和半圓槽在任意時(shí)刻的水平速度滿足mvm=m'vm',則有mx=m'y,根據(jù)位移關(guān)系可得x+y=2R,解得

,小球到達(dá)右邊最高點(diǎn)時(shí),小球通過(guò)的水平位移是

,C正確,D錯(cuò)誤。123455.(人船模型)(2023河南鄭州階段練習(xí))如圖所示,一半圓槽滑塊的質(zhì)量為m0,半圓槽半徑為R,滑塊置于光滑水平桌面上,一質(zhì)量為m的小智能機(jī)器