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物理选修第一册第一章 动量第三节 动量守恒定律优质ppt课件
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这是一份物理选修第一册第一章 动量第三节 动量守恒定律优质ppt课件，共31页。PPT课件主要包含了学习目标，反冲现象，动量守恒定律，答案2ms，答案1m，总结归纳，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
1.知道反冲运动的原理，会应用动量守恒定律解决有关反冲 运动的问题.2.知道火箭的原理及其应用.
坦克射击前，炮弹静止在炮筒中，它们的总动量为0。炮弹射出后以很大的速度向前运动，根据动量守恒定律，跑身必将向后运动。只是由于炮身的质量远大于炮弹的质量，所以炮身向后的速度很小。炮身的这种后退运动叫做反冲。
点燃“起火”的药捻，“起火”向下喷出气体，同时“起火”飞向高空.结合该实例，回答下列问题：(1)反冲运动的物体受力有什么特点？
答案 物体的不同部分受相反的作用力，在内力作用下向相反方向运动.
(2)反冲运动过程中系统的动量、机械能有什么变化？
答案 反冲运动中，相互作用的内力一般情况下远大于外力，所以系统的动量守恒；反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加.
1.定义一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动的现象.2.规律：反冲运动中，相互作用力一般较 ，满足 .
3.反冲运动的三个特点(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动.(2)反冲运动中，相互作用的内力一般情况下远大于外力或在某一方向上内力远大于外力，所以两部分组成的系统动量守恒或在某一方向动量守恒.(3)反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加.
4.反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边 .(2)防止：用枪射击时，由于枪身的 会影响射击的准确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响.
5.讨论反冲运动应注意的两个问题(1)速度的方向性：对于原来静止的整体，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向的另一部分的速度就要取负值.(2)速度的相对性：反冲问题中，若已知相互作用的两物体的相对速度，应先将相对速度转换成相对地面的速度，再列动量守恒方程.
例1 如图，反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精灯，水蒸气将橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动.如果小车运动前的总质量M＝3 kg，水平喷出的橡皮塞的质量m＝0.1 kg.(水蒸气质量忽略不计)
答案 0.1 m/s，方向与橡皮塞水平运动方向相反
(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v＝2.9 m/s，求小车的反冲速度；
解析 小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为零，系统总动量为零.以橡皮塞运动的方向为正方向根据动量守恒定律，mv＋(M－m)v′＝0
负号表示小车运动方向与橡皮塞水平运动的方向相反，反冲速度大小是0.1 m/s.
(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变，方向与水平方向成60°角，求小车的反冲速度.(小车一直在水平方向运动)
答案 0.05 m/s，方向与橡皮塞水平分运动的方向相反
解析 小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒.以橡皮塞运动的水平分运动方向为正方向，有mvcs 60°＋(M－m)v″＝0
负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反，反冲速度大小是0.05 m/s.
设火箭发射前的总质量是M，燃料燃尽后的质量为m，火箭燃气的喷射速度为v，试求燃料燃尽后火箭飞行的最大速度v′.
答案 在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以可认为动量守恒.取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭的总动量为0，发射后的总动量为mv′－(M－m)v则由动量守恒定律得0＝mv′－(M－m)v
1.工作原理：喷气式飞机和火箭的飞行应用了 的原理，它们靠_____ 的反冲作用而获得巨大的速度.火箭喷气属于反冲类问题，是动量守恒定律的重要应用.2.决定火箭增加的速度Δv的因素(1)火箭喷出的燃气相对喷气前火箭的速度.(2)火箭喷出燃气的 与火箭本身质量之比.
3.分析火箭类问题应注意的三个问题(1)火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的质量不断减小，故在应用动量守恒定律时，必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象.注意反冲前、后各物体质量的变化.(2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否为同一参考系，如果不是同一参考系要设法予以转换，一般情况要转换成对地的速度.(3)列方程时要注意初、末状态动量的方向.
例2 一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1 000 m/s.设火箭质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次.(1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？
解析 规定与v相反的方向为正方向设喷出三次气体后，火箭的速度为v3，以火箭和三次喷出的气体为研究对象，据动量守恒定律得：(M－3m)v3－3mv＝0，
(2)运动第1 s末，火箭的速度多大？
答案 13.5 m/s
解析 发动机每秒喷气20次，以火箭和喷出的20次气体为研究对象，根据动量守恒定律得：(M－20m)v20－20mv＝0，
例3 (2021·临汾一中月考)关于火箭的发射，下列说法正确的是A.火箭发射过程中机械能守恒，动量也守恒B.影响火箭速度大小的因素只有喷出气流的速度C.影响火箭速度大小的因素包括喷出气流的质量与火箭本身质量之比D.喷出气流对火箭的冲量与火箭对喷出气流的冲量相同
解析 火箭发射过程中动能和重力势能均增加，则机械能不守恒，速度增大，则动量增大，动量也不守恒，A错误；
故影响火箭速度大小的因素是喷出气流的速度和喷出气流与火箭的质量之比，B错误，C正确；喷出气流对火箭的冲量与火箭对喷出气流的冲量大小相等，方向相反，D错误.
三、反冲运动的应用——“人船模型”
1.“人船模型”问题两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒.2.人船模型的特点
(2)运动特点：人动船动，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右，人、船位移比等于它们质量的反比，即 .
例4 有一只小船停在静水中，船上一人从船头走到船尾.如果人的质量m＝60 kg，船的质量M＝120 kg，船长为l＝3 m，则船在水中移动的距离是多少？(水的阻力不计)
解析 人在船上走时，由于人、船组成的系统所受合外力为零，总动量守恒，因此系统的平均动量也守恒，如图所示.
设人从船头到船尾的时间为t，在这段时间内船后退的距离为x，人相对地面运动的距离为l－x，选船后退方向为正方向，
“人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题，解决这类问题应注意：(1)适用条件：①系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量为零；②在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒(如水平方向或竖直方向).(2)画草图：解题时要画出各物体的位移关系草图，找出各长度间的关系，注意两物体的位移是相对同一参考系的位移.
针对训练 如图所示，物体A和B质量分别为m1和m2，图示直角边长分别为a和b.设B与水平地面无摩擦，当A由顶端O从静止开始滑到B的底端时，B的水平位移是
解析 A、B组成的系统在相互作用过程中水平方向动量守恒，两物体位移关系如图所示，则m2x－m1(b－a－x)＝0
SUITANGYANLIAN ZHUDIANLUOSHI
1.(反冲运动的理解)关于反冲运动的说法中，正确的是A.抛出部分的质量m1要小于剩下部分的质量m2才能获得反冲B.若抛出部分的质量m1大于剩下部分的质量m2，则m2的反冲力大于m1所 受的力C.反冲运动中，牛顿第三定律适用，但牛顿第二定律不适用D.抛出部分和剩余部分都适用于牛顿第二定律
解析 由于系统的一部分向某一方向运动，而使另一部分向相反方向运动，这种现象叫反冲运动.定义中并没有确定两部分之间的质量关系，故选项A错误.在反冲运动中，两部分之间的作用力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律可知，它们大小相等，方向相反，故选项B错误.在反冲运动中一部分受到另一部分的作用力产生了该部分的加速度，使该部分的速度逐渐增大，在此过程中对每一部分牛顿第二定律都成立，故选项C错误，D正确.
2.(反冲运动的计算)将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空，50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出.在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)A.30 kg·m/s B.5.7×102 kg·m/sC.6.0×102 kg·m/s D.6.3×102 kg·m/s
解析 设火箭的质量为m1，燃气的质量为m2.由题意可知，燃气的动量p2＝m2v2＝50×10－3×600 kg·m/s＝30 kg·m/s.以火箭运动的方向为正方向，根据动量守恒定律可得，0＝m1v1－m2v2，则火箭的动量大小为p1＝m1v1＝m2v2＝30 kg·m/s，所以A正确，B、C、D错误.
3.(人船模型)如图所示，载人气球原来静止在空中，与地面距离为h，已知人的质量为m，气球的质量(不含人的质量)为M.若人要沿轻绳梯返回地面，则绳梯的长度至少为
1.知道反冲运动的原理，会应用动量守恒定律解决有关反冲 运动的问题.2.知道火箭的原理及其应用.
坦克射击前，炮弹静止在炮筒中，它们的总动量为0。炮弹射出后以很大的速度向前运动，根据动量守恒定律，跑身必将向后运动。只是由于炮身的质量远大于炮弹的质量，所以炮身向后的速度很小。炮身的这种后退运动叫做反冲。
点燃“起火”的药捻，“起火”向下喷出气体，同时“起火”飞向高空.结合该实例，回答下列问题：(1)反冲运动的物体受力有什么特点？
答案 物体的不同部分受相反的作用力，在内力作用下向相反方向运动.
(2)反冲运动过程中系统的动量、机械能有什么变化？
答案 反冲运动中，相互作用的内力一般情况下远大于外力，所以系统的动量守恒；反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加.
1.定义一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动的现象.2.规律：反冲运动中，相互作用力一般较 ，满足 .
3.反冲运动的三个特点(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动.(2)反冲运动中，相互作用的内力一般情况下远大于外力或在某一方向上内力远大于外力，所以两部分组成的系统动量守恒或在某一方向动量守恒.(3)反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加.
4.反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边 .(2)防止：用枪射击时，由于枪身的 会影响射击的准确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响.
5.讨论反冲运动应注意的两个问题(1)速度的方向性：对于原来静止的整体，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向的另一部分的速度就要取负值.(2)速度的相对性：反冲问题中，若已知相互作用的两物体的相对速度，应先将相对速度转换成相对地面的速度，再列动量守恒方程.
例1 如图，反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精灯，水蒸气将橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动.如果小车运动前的总质量M＝3 kg，水平喷出的橡皮塞的质量m＝0.1 kg.(水蒸气质量忽略不计)
答案 0.1 m/s，方向与橡皮塞水平运动方向相反
(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v＝2.9 m/s，求小车的反冲速度；
解析 小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为零，系统总动量为零.以橡皮塞运动的方向为正方向根据动量守恒定律，mv＋(M－m)v′＝0
负号表示小车运动方向与橡皮塞水平运动的方向相反，反冲速度大小是0.1 m/s.
(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变，方向与水平方向成60°角，求小车的反冲速度.(小车一直在水平方向运动)
答案 0.05 m/s，方向与橡皮塞水平分运动的方向相反
解析 小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒.以橡皮塞运动的水平分运动方向为正方向，有mvcs 60°＋(M－m)v″＝0
负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反，反冲速度大小是0.05 m/s.
设火箭发射前的总质量是M，燃料燃尽后的质量为m，火箭燃气的喷射速度为v，试求燃料燃尽后火箭飞行的最大速度v′.
答案 在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以可认为动量守恒.取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭的总动量为0，发射后的总动量为mv′－(M－m)v则由动量守恒定律得0＝mv′－(M－m)v
1.工作原理：喷气式飞机和火箭的飞行应用了 的原理，它们靠_____ 的反冲作用而获得巨大的速度.火箭喷气属于反冲类问题，是动量守恒定律的重要应用.2.决定火箭增加的速度Δv的因素(1)火箭喷出的燃气相对喷气前火箭的速度.(2)火箭喷出燃气的 与火箭本身质量之比.
3.分析火箭类问题应注意的三个问题(1)火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的质量不断减小，故在应用动量守恒定律时，必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象.注意反冲前、后各物体质量的变化.(2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否为同一参考系，如果不是同一参考系要设法予以转换，一般情况要转换成对地的速度.(3)列方程时要注意初、末状态动量的方向.
例2 一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1 000 m/s.设火箭质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次.(1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？
解析 规定与v相反的方向为正方向设喷出三次气体后，火箭的速度为v3，以火箭和三次喷出的气体为研究对象，据动量守恒定律得：(M－3m)v3－3mv＝0，
(2)运动第1 s末，火箭的速度多大？
答案 13.5 m/s
解析 发动机每秒喷气20次，以火箭和喷出的20次气体为研究对象，根据动量守恒定律得：(M－20m)v20－20mv＝0，
例3 (2021·临汾一中月考)关于火箭的发射，下列说法正确的是A.火箭发射过程中机械能守恒，动量也守恒B.影响火箭速度大小的因素只有喷出气流的速度C.影响火箭速度大小的因素包括喷出气流的质量与火箭本身质量之比D.喷出气流对火箭的冲量与火箭对喷出气流的冲量相同
解析 火箭发射过程中动能和重力势能均增加，则机械能不守恒，速度增大，则动量增大，动量也不守恒，A错误；
故影响火箭速度大小的因素是喷出气流的速度和喷出气流与火箭的质量之比，B错误，C正确；喷出气流对火箭的冲量与火箭对喷出气流的冲量大小相等，方向相反，D错误.
三、反冲运动的应用——“人船模型”
1.“人船模型”问题两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒.2.人船模型的特点
(2)运动特点：人动船动，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右，人、船位移比等于它们质量的反比，即 .
例4 有一只小船停在静水中，船上一人从船头走到船尾.如果人的质量m＝60 kg，船的质量M＝120 kg，船长为l＝3 m，则船在水中移动的距离是多少？(水的阻力不计)
解析 人在船上走时，由于人、船组成的系统所受合外力为零，总动量守恒，因此系统的平均动量也守恒，如图所示.
设人从船头到船尾的时间为t，在这段时间内船后退的距离为x，人相对地面运动的距离为l－x，选船后退方向为正方向，
“人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题，解决这类问题应注意：(1)适用条件：①系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量为零；②在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒(如水平方向或竖直方向).(2)画草图：解题时要画出各物体的位移关系草图，找出各长度间的关系，注意两物体的位移是相对同一参考系的位移.
针对训练 如图所示，物体A和B质量分别为m1和m2，图示直角边长分别为a和b.设B与水平地面无摩擦，当A由顶端O从静止开始滑到B的底端时，B的水平位移是
解析 A、B组成的系统在相互作用过程中水平方向动量守恒，两物体位移关系如图所示，则m2x－m1(b－a－x)＝0
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1.(反冲运动的理解)关于反冲运动的说法中，正确的是A.抛出部分的质量m1要小于剩下部分的质量m2才能获得反冲B.若抛出部分的质量m1大于剩下部分的质量m2，则m2的反冲力大于m1所 受的力C.反冲运动中，牛顿第三定律适用，但牛顿第二定律不适用D.抛出部分和剩余部分都适用于牛顿第二定律
解析 由于系统的一部分向某一方向运动，而使另一部分向相反方向运动，这种现象叫反冲运动.定义中并没有确定两部分之间的质量关系，故选项A错误.在反冲运动中，两部分之间的作用力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律可知，它们大小相等，方向相反，故选项B错误.在反冲运动中一部分受到另一部分的作用力产生了该部分的加速度，使该部分的速度逐渐增大，在此过程中对每一部分牛顿第二定律都成立，故选项C错误，D正确.
2.(反冲运动的计算)将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空，50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出.在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)A.30 kg·m/s B.5.7×102 kg·m/sC.6.0×102 kg·m/s D.6.3×102 kg·m/s
解析 设火箭的质量为m1，燃气的质量为m2.由题意可知，燃气的动量p2＝m2v2＝50×10－3×600 kg·m/s＝30 kg·m/s.以火箭运动的方向为正方向，根据动量守恒定律可得，0＝m1v1－m2v2，则火箭的动量大小为p1＝m1v1＝m2v2＝30 kg·m/s，所以A正确，B、C、D错误.
3.(人船模型)如图所示，载人气球原来静止在空中，与地面距离为h，已知人的质量为m，气球的质量(不含人的质量)为M.若人要沿轻绳梯返回地面，则绳梯的长度至少为
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