2024-2025学年新教材高中物理第1章动量守恒定律专题提升5爆炸和人船模型课件新人教版选择性必修第一册

第一章专题提升五爆炸和人船模型学习目标1.会分析爆炸和人船模型。(科学思维)2.会用相关知识解决实际问题。(科学思维)重难探究·能力素养全提升探究点一爆炸知识归纳1.研究对象:相互作用的物体组成的系统(1)系统:相互作用的几个物体所组成的整体。(2)内力:系统内各物体之间的相互作用力。(3)外力:系统外其他物体对系统的作用力。2.对“系统的总动量保持不变”的四点理解(1)系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和。(2)总动量保持不变指的是大小和方向始终不变。(3)系统的总动量保持不变,但系统内每个物体的动量可能在不断变化。(4)系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等,不能误认为只是始、末两个状态的总动量相等。3.动量守恒定律的三种表达式(1)p=p'或m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'(系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p',大小相等,方向相同)。(2)Δp1=-Δp2或m1Δv1=-m2Δv2(系统内一个物体的动量变化量与另一物体的动量变化量等大反向)。(3)Δp=p'-p=0(系统总动量的变化量为零)。典例剖析【例题1】

(2024江苏苏州一中高二期末)烟花爆竹中的“二踢脚”(双响爆竹)在地面点燃炸响后直飞升空,在高空再炸响一声。设质量为3m的“二踢脚”在地面炸响后(不考虑质量变化)获得初速度v0,竖直升空到速度为零时再次炸响,分裂成质量之比为2∶1的两块,小块碎片获得水平速度v。已知当地的重力加速度为g,不计空气阻力,下列说法正确的是(

)A.“二踢脚”上升的高度为B.高空再次炸响后,大块碎片获得的速度为2vC.高空分裂后,大块碎片先落地D.落地后,两块碎片之间的距离为D对点演练1.(多选)(2024山东临沂一中高二期末)如图所示,水平面上O点的正上方有一个静止物体P,炸成两块a、b水平飞出,分别落在A点和B点,且OA>OB。若爆炸时间极短,空气阻力不计,则(

)A.落地时a的速度大于b的速度B.落地时a的速度小于b的速度C.爆炸过程中a增加的动能大于b增加的动能D.爆炸过程中a增加的动能小于b增加的动能AC解析

物体P爆炸生成a、b两块的过程中在水平方向动量守恒,则mava-mbvb=0,即pa=pb,由于下落过程是平抛运动,由OA>OB可知va>vb,因此ma<mb,由Ek=知Eka>Ekb,C正确,D错误;由于va>vb,而下落过程中a、b在竖直方向的速度增量为gt是相等的,因此落地时仍有va'>vb',A正确,B错误。探究点二人船模型知识归纳1.人船模型问题的特征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。在相互作用的过程中,任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比。这样的问题归为人船模型问题。2.处理人船模型问题的关键(1)利用动量守恒,确定两物体的速度关系,再确定两物体通过的位移的关系。由于动量守恒,所以任意时刻系统的总动量为零,即m1v1=m2v2(v1、v2为两物体的瞬时速率),表明任意时刻的瞬时速率都与各物体的质量成反比;所以全过程的平均速度也与质量成反比,即,进而可得两物体的位移大小与各物体的质量成反比,即m1x1=m2x2。(2)解题时要画出各物体的位移关系草图,构建物体对地位移与相对位移的关系方程。(3)适用条件①系统由两个物体组成且相互作用前静止,系统总动量守恒且为0。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,注意两物体的位移是相对同一参考系的位移。方法技巧

人船模型问题中,两物体的运动特点是人走船行、人停船停、人快船快、人慢船慢。典例剖析【例题2】

(2024山东日照一中高二月考)如图所示,长为l、质量为m'的小船停在静水中,一个质量为m的人站在船头,若不计水的阻力,当人从船头走到船尾的过程中,小船和人对地的位移各是多少?解析

人和小船组成的系统在水平方向不受外力,动量守恒。假设某一时刻小船和人对地的速度分别为v1、v2,由于系统原来处于静止状态,因此0=m'v1-mv2即mv2=m'v1由于相对运动过程中的任意时刻,人和小船的速度都满足上述关系,故它们在这一过程中平均速率也满足这一关系,即等式两边同乘以运动的时间t,得又因x1+x2=l,教你析题

读取题干获取信息小船停在静水中小船初动量为零不计水的阻力人和船组成的系统所受合外力为零当人从船头走到船尾的过程中人往前走,船也往前走教你破题获取题干关键信息不计水的阻力↓判断人和船组成的系统动量守恒↓人从船头走向船尾,人走船走,人停船停,人和船的位移大小之和等于船长↓应用动量守恒定律列方程

3.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。对点演练2.有一只小船停靠在湖边码头,小船又窄又长(比人重)。一位同学想用一个卷尺粗略测量它的质量。他进行了如下操作:首先将船平行于码头岸边自由停泊,人轻轻从船尾上船,走到船头停下,而后轻轻下船。用卷尺测出船后退的距离d,然后用卷尺测出船长L。已知他的自身质量为m,水的阻力不计,则船的质量为(

)B学以致用·随堂检测全达标123451.一弹丸在飞行到距离地面5m高时仅有水平速度v0=2m/s,爆炸成为甲、乙两块水平飞出,甲、乙的质量比为3∶1。不计质量损失,重力加速度g取10m/s2。则下列图中两块弹片飞行的轨迹可能正确的是(

)B12345123452.(爆炸)(多选)(2024山西大同高三期末)如图所示,光滑的水平地面上有木板C,mC=4kg,C板上表面粗糙,A、B两个物体紧挨在一起,初始A、B和C三个物体均处于静止状态,mA=1kg,mB=2kg。A、B间夹有少量火药,某时刻火药爆炸,瞬间释放了E=27J的能量并全部转化为A和B的动能,使A、B分别水平向左、向右运动起来,C板足够长,以下结论正确的是(

)A.爆炸后瞬间A、B速度大小vA=2vBB.若A、B与木板C上表面间的动摩擦因数相同,则爆炸后A、B组成的系统动量守恒C.若A、B与木板C上表面间的动摩擦因数不相同,则爆炸后A、B、C组成的系统动量不守恒D.整个过程中A、B、C组成的系统由于摩擦产生的内能为27JAD12345解析

爆炸瞬间,以A、B为系统,由动量守恒定律有0=mAvA-mBvB,则mAvA=mBvB,代入数据得速度大小vA=2vB,故A正确;A、B受到的摩擦力大小不等,则A、B系统所受外力不为0,A、B系统动量不守恒,故B错误;对A、B、C整体分析,合力为零,满足A、B、C组成的系统动量守恒,故C错误;C足够长,最终A、B、C组成的系统的总动量为0,故三者最终速度也为0,即A、B动能全部转化为内能为27

J,故D正确。123453.(爆炸)(2024河北石家庄一中高二期末)质量为m的烟花弹升到最高点距离地面高度为h处爆炸成质量相等的两部分,两炸片同时落地后相距L,不计空气阻力,重力加速度为g,则烟花弹爆炸使炸片增加的机械能为(

)B123454.(人船模型)(多选)(2024福建厦门高三月考)如图所示,将一质量为m'、半径为R的光滑半圆形槽静置于光滑水平面上,今让一质量为m的小球自左侧槽口从A点由静止开始落下,则以下结论正确的是(

)A.小球在半圆槽内运动的全过程中,小球与半圆槽构成的系统机械能守恒B.小球在半圆槽内运动的全过程中,小球与半圆槽在水平方向动量守恒ABC12345解析

小球在半圆槽内运动的全过程中,地面和半圆槽光滑,只有小球的机械能与半圆槽的机械能之间相互转化,小球与半圆槽构成的系统机械能守恒,A正确;小球在半圆槽内运动的全过程中,地面光滑,小球与半圆槽组成的系统在水平方向所受的合外力为零,小球与半圆槽在水平方向动量守恒,B正确;小球到达右边最高点时,设小球和半圆槽通过的水平位移大小分别为x、y,如图所示,小球和半圆槽组成的系统在水平方向上动量守恒,在运动过程中小球和半圆槽在任意时刻的水平速度满足mvm=m'vm',则有mx=m'y,根据位移关系可得x+y=2R,解得

,小球到达右边最高点时,小球通过的水平位移是

,C正确,D错误。123455.(人船模型)(2023河南郑州阶段练习)如图所示,一半圆槽滑块的质量为m0,半圆槽半径为R,滑块置于光滑水平桌面上,一质量为m的小智能机器