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高中物理模型-爆炸反冲模型
2025-09-27 16:12:14 责编:小OO
文档
模型组合讲解——爆炸反冲模型

高志勇

[模型概述]

“爆炸反冲”模型是动量守恒的典型应用,其变迁形式也多种多样,如炮发炮弹中的化学能转化为机械能;弹簧两端将物块弹射将弹性势能转化为机械能;核衰变时将核能转化为动能等。

[模型讲解]

例. 如图所示海岸炮将炮弹水平射出,炮身质量(不含炮弹)为M,每颗炮弹质量为m,当炮身固定时,炮弹水平射程为s,那么当炮身不固定时,发射同样的炮弹,水平射程将是多少?

解析:两次发射转化为动能的化学能E是相同的。第一次化学能全部转化为炮弹的动能;第二次化学能转化为炮弹和炮身的动能,而炮弹和炮身水平动量守恒,由动能和动量的关系式知,在动量大小相同的情况下,物体的动能和质量成反比,炮弹的动能,由于平抛的射高相等,两次射程的比等于抛出时初速度之比,即:,所以。

思考:有一辆炮车总质量为M,静止在水平光滑地面上,当把质量为m的炮弹沿着与水平面成θ角发射出去,炮弹对地速度为,求炮车后退的速度。

提示:系统在水平面上不受外力,故水平方向动量守恒,炮弹对地的水平速度大小为,设炮车后退方向为正方向,则

评点:有时应用整体动量守恒,有时只应用某部分物体动量守恒,有时分过程多次应用动量守恒,有时抓住初、末状态动量即可,要善于选择系统,善于选择过程来研究。

[模型要点]

内力远大于外力,故系统动量守恒,有其他形式的能单向转化为动能。所以“爆炸”时,机械能增加,增加的机械能由化学能(其他形式的能)转化而来。

[误区点拨]

忽视动量守恒定律的系统性、忽视动量守恒定律的相对性、同时性。

[模型演练]

(2005年物理高考科研测试)在光滑地面上,有一辆装有平射炮的炮车,平射炮固定在炮车上,已知炮车及炮身的质量为M,炮弹的质量为m;发射炮弹时,炸药提供给炮身和炮弹的总机械能E0是不变的。若要使刚发射后炮弹的动能等于E0,即炸药提供的能量全部变为炮弹的动能,则在发射前炮车应怎样运动?

答案:若在发射前给炮车一适当的初速度v0,就可实现题述的要求。

在这种情况下,用v表示发射后炮弹的速度,V表示发射后炮车的速度,由动量守恒可知:

由能量关系可知:

按题述的要求应有

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