課時(shí)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(dòng)量守恒定律的案例分析,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.進(jìn)一步理解動(dòng)量守恒的含義，熟練掌握應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決問題的方法和步驟. 2.會(huì)分析碰撞中的臨界問題.,內(nèi)容索引,題型探究 重點(diǎn)難點(diǎn) 各個(gè)擊破,達(dá)標(biāo)檢測(cè) 當(dāng)堂檢測(cè) 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(dòng)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(duì)速度關(guān)系與相對(duì)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(shí)，甲推著一個(gè)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(yùn)動(dòng)，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(duì)象， 由動(dòng)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(jì)冰面摩擦，求甲至少以多大的速度(相對(duì)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(duì)甲和箱子，推箱子前后動(dòng)量守恒，以初速度方向?yàn)檎较颍?由動(dòng)量守恒定律得(Mm)v0mvMv1 對(duì)乙和箱子，抓住箱子的前后動(dòng)量守恒，以箱子初速度方向?yàn)檎较颍?由動(dòng)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(dòng)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(shí)常要運(yùn)用動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(gè)質(zhì)量為17m0的氧核速度大小為v1，方向與v0相同，且v1 ，同時(shí)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(dòng)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(duì)訓(xùn)練 (多選)一個(gè)質(zhì)子以1.0107 m/s的速度撞入一個(gè)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(jí)為107 m/s B.硅原子核速度的數(shù)量級(jí)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(dòng)量守恒， 由動(dòng)量守恒定律得，mv28mv,故數(shù)量級(jí)為105m/s，方向跟質(zhì)子的初速度方向一致，B、C正確.,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1.(臨界問題分析)(多選)如圖2所示，長(zhǎng)木板B質(zhì)量m13.0 kg，在其右端放一個(gè)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(yùn)動(dòng)，B開始向右運(yùn)動(dòng)，最后A沒有滑離B.站在地面的觀察者看到在一段 時(shí)間內(nèi)小木塊A正在做加速運(yùn)動(dòng)，則在這段時(shí)間 內(nèi)的某時(shí)刻木板對(duì)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(duì)象，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，取水平向右為正方向，從A開始運(yùn)動(dòng)到A的速度為零時(shí)，由動(dòng)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(yùn)動(dòng)到A、B速度相同時(shí)，取水平向右為正方向，由動(dòng)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(yùn)動(dòng)的時(shí)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(gè)完全相同的磁鐵(磁性極強(qiáng))分別固定在質(zhì)量相等的小車上，水平面光滑.開始時(shí)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(shí)，甲車的速度多大？方向如何？,答案 1 m/s 方向向右,解析 兩個(gè)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(dòng)量守恒，設(shè)向右為正方向. v甲3 m/s，v乙2 m/s. 據(jù)動(dòng)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(qiáng)，故兩車不會(huì)相碰，那么兩車的距離最小時(shí)，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(shí)，兩車速度相同，設(shè)為v， 由動(dòng)量守恒定律得：mv甲mv乙mvmv.,答案,解析,1,2,