2021版高考物理一轮复习第六章碰撞与动量守恒2动量守恒定律及其应用创新练1含解析

在物理学中，动量守恒定律是牛顿运动定律的一个重要推论，它指出在一个封闭系统内，不论系统内部发生何种相互作用，系统的总动量始终保持不变。这个定律在处理碰撞问题、爆炸问题以及火箭推进等问题时具有核心地位。本题以高考物理一轮复习为背景，着重探讨了动量守恒定律的应用。 我们分析题目中给出的第一部分情景。两艘船甲和乙各自载有不同质量的货物和人，为了避免相撞，乙船上的人需要将一定质量的货物抛向甲船。在此过程中，我们需要考虑的是抛出货物前后，两船的动量变化。动量守恒定律告诉我们，系统（两船和货物）在没有外力作用时，总动量保持不变。设抛出货物的速度为vmin，我们可以建立动量守恒的方程组来解决这个问题。通过方程组的联立解算，我们得出抛出货物的最小速度vmin等于4倍的v0。 接下来是补偿训练部分，该部分涉及火箭喷气发动机的工作原理。火箭通过喷射高速气体产生反作用力，从而推动自身前进。每次喷气时，火箭的动量会因气体的反向喷射而发生变化，但整个系统（火箭及喷出的气体）的动量仍然是守恒的。这里采用两种方法解决问题：方法一是逐次分析每次喷气后的火箭速度，通过动量守恒公式计算；方法二是把一定时间内喷出的所有气体看作一个整体，利用动量守恒定律直接求解火箭在特定时间点的速度。 第一种方法中，我们逐次计算了第三次气体喷出后的火箭速度v3，以及1秒末火箭的速度v20，分别得到2 m/s和13.5 m/s。第二种方法则更为简洁，直接考虑1秒内喷出的20次气体，同样得出1秒末火箭的速度为13.5 m/s。 动量守恒定律是解决这类问题的关键工具，无论是在两船避免碰撞还是火箭推进的场景中，都需确保系统动量的总量保持不变。通过设置适当的方程并解算，我们可以找到符合物理规律的答案。对于高考生来说，掌握动量守恒定律及其应用是至关重要的，这不仅能帮助理解物理现象，也是在考试中取得高分的关键。