高中物理动量动量守恒定律选修优秀课件.ppt

高中物理动量动量守恒定律选修第1页，本讲稿共24页 在物理学中什么叫动量？它的单位是什么？你是怎样理解动在物理学中什么叫动量？它的单位是什么？你是怎样理解动量这个概念？量这个概念？是是状态状态量。量。一、动量一、动量1、概念：、概念：在物理学中，物体的在物理学中，物体的质量质量m m和和速度速度v v的乘积叫做的乘积叫做动量动量。2、定义式：、定义式：p=m v3、单位：、单位：千克米每秒，符号是千克米每秒，符号是kg kg m/sm/s4、对动量的理解：、对动量的理解：（2 2）瞬时性）瞬时性（1 1）矢量性）矢量性运算遵循平行四边形定则运算遵循平行四边形定则（3 3）相对性）相对性物体的动量与物体的动量与参照物参照物的选择有关的选择有关阅读教材回答下列问题阅读教材回答下列问题第2页，本讲稿共24页讨论一下动量和动能的关系讨论一下动量和动能的关系1.1.动量和动能都是描述物体运动过程中某一时刻的状态动量和动能都是描述物体运动过程中某一时刻的状态2.2.动量是矢量，动能是标量动量是矢量，动能是标量 动量发生变化时，动能不一定发生变化，动量发生变化时，动能不一定发生变化，动能发生变化时，动量一定发生变化动能发生变化时，动量一定发生变化3.3.定量关系定量关系动量发动量发生变化生变化速度大小改变方向不变速度大小不变方向改变速度大小和方向都改变动能改变动能改变动能改变动能改变动能不变动能不变第3页，本讲稿共24页第4页，本讲稿共24页试讨论以下几种运动的动量变化情况。试讨论以下几种运动的动量变化情况。物体做匀速直线运动物体做匀速直线运动物体做自由落体运动物体做自由落体运动物体做平抛运动物体做平抛运动物体做匀速圆周运动物体做匀速圆周运动动量大小、方向均不变动量大小、方向均不变动量方向不变，大小随时间推移而增大动量方向不变，大小随时间推移而增大动量方向时刻改变，大小随时间推移而增大动量方向时刻改变，大小随时间推移而增大动量方向时刻改变，大小不变动量方向时刻改变，大小不变第5页，本讲稿共24页二、动量的变化二、动量的变化1.1.定义：物体的末动量与初动量之矢量差叫做物体定义：物体的末动量与初动量之矢量差叫做物体动量的变化动量的变化.2.2.表达式：表达式：P=mP=mv.v.说明：说明：动量的变化等于末状态动量减初状态的动量，动量的变化等于末状态动量减初状态的动量，其方向与其方向与vv的方向相同的方向相同.动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量.第6页，本讲稿共24页例例1、一个质量是、一个质量是0.1kg的钢球，以的钢球，以6m/s的速度水平向右运的速度水平向右运动，碰到一个坚硬物后被弹回动，碰到一个坚硬物后被弹回,沿着同一直线以沿着同一直线以6m/s的速的速度水平向左运动（如图），碰撞前后钢球的动量各是多少度水平向左运动（如图），碰撞前后钢球的动量各是多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？碰撞前后钢球的动量变化了多少？第7页，本讲稿共24页第8页，本讲稿共24页3.冲量：物体受到的冲量：物体受到的_与与_的乘积叫做这的乘积叫做这个力的冲量单位为个力的冲量单位为 Ns，是一个矢量，用符号，是一个矢量，用符号 I 表示，即表示，即 IFt.冲量的方向就是力的方向冲量的方向就是力的方向力这个力的作用时间 4.动量定理：合外力的冲量等于系统的动量变化量表达动量定理：合外力的冲量等于系统的动量变化量表达式为式为 Ftmvtmv0.冲量的方向和动量变化量的方向是同一个方向，也是力冲量的方向和动量变化量的方向是同一个方向，也是力的方向的方向(或是加速度的方向或是加速度的方向)，冲量的方向与动量的方向不一定，冲量的方向与动量的方向不一定相同相同(相同、相反，或是成某一个角度相同、相反，或是成某一个角度)求某一个力的冲量有两种方法：一是用冲量的定义式求某一个力的冲量有两种方法：一是用冲量的定义式IFt；二是用动量定理；二是用动量定理 Imvt mv0.第9页，本讲稿共24页5.动量定理的应用动量定理的应用对动量定理的理解对动量定理的理解a动量定理给出了状态量动量动量定理给出了状态量动量 p 和过程量冲量和过程量冲量 I 之间的关之间的关系，在合外力为恒力的情况下，用冲量系，在合外力为恒力的情况下，用冲量pFt 来求物体的动量来求物体的动量变化量比较方便；在合外力为变力的情变化量比较方便；在合外力为变力的情况下，用动量变化量的况下，用动量变化量的定义式定义式pmvtmv0 来求物体的动量变化量较为方便来求物体的动量变化量较为方便b动量定理的研究对象可以是一个物体，动量定理的研究对象可以是一个物体，也可以是几个物也可以是几个物体组成的系统由于系统内力的总冲量一定是零，不会改变系体组成的系统由于系统内力的总冲量一定是零，不会改变系统的总动量，所以对一个系统而言，统的总动量，所以对一个系统而言，“合外力的冲量等于系统合外力的冲量等于系统的动量变化的动量变化”仍然成立仍然成立第10页，本讲稿共24页c如果物体的运动分为几个阶段，既可以分阶段用动量定理，也可以对全过程用动量定理对全过程而言，把各个阶段的冲量分别计算出来，再求其矢量和，即为物体受到的总冲量d对竖直方向的打击和碰撞问题，合外力应该是撞击力和重力的合力，不能随意忽略重力只有在作用时间极短，撞击力远大于重力时，重力才可以忽略不计(5)Ft 图象中面积的物理意义Ft 图象中的面积代表这个力的冲量无论力是恒力还是变力，当这个力为合外力时，Ft 图象中的面积始终代表物体受到的冲量，等于物体的动量变化量第11页，本讲稿共24页mvtmv0【例2】人从高处跳到低处时，为了安全，一般都让脚尖先着地，这样做是为了()CA减小冲量B减小动量的变化量C增大与地面的作用时间，从而减小冲力D增大人对地面的压强，起到安全作用解析：根据动量定理，Ft，脚尖先着地，增加了脚与地面的作用时间，在动量变化量一定的情况下，脚与地面的作用力变小，起到保护作用第12页，本讲稿共24页1、动量守恒定律的推导 在光滑的水平地面上，有质量为在光滑的水平地面上，有质量为m1、m2的两小球的两小球A、B它们分别以速度它们分别以速度v1、v2同向运动，且同向运动，且v1v2。当当A追上追上B时，它们发生碰撞，碰撞后两球的速度发生了变化，时，它们发生碰撞，碰撞后两球的速度发生了变化，A、B分别以速度分别以速度 沿着原方向运动。沿着原方向运动。ABBBAAv1v2F1F2对于对于A球：球：对于对于B球：球：由牛顿第三定律得：由牛顿第三定律得：F1=-F2所以有：所以有：三、动量守恒定律第13页，本讲稿共24页2 2、内容、内容 一个系统不受外力或者所受外力之和为零，一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变，这个结论叫做动这个系统的总动量保持不变，这个结论叫做动量守恒定律量守恒定律.3 3、表达式：、表达式：对于由两个物体组成的系统，动量守恒定律的对于由两个物体组成的系统，动量守恒定律的表达式为表达式为 m m1 1v v1 1+m+m2 2v v2 2=m=m1 1v v/1 1+m+m2 2v v/2 2第14页，本讲稿共24页4动动量守恒定律的常用表达式量守恒定律的常用表达式(1)pp或或m1v1m2v2m1v1m2v2(系系统统作作用用前前的的总动总动量等于作用后的量等于作用后的总动总动量量)(2)p1P2或或m1v1m2v2(系系统统内内一一个个物物体体的的动动量量变变化与另一物体的化与另一物体的动动量量变变化等大反向化等大反向)(3)p0(系系统总动统总动量的量的变变化量化量为为零零)第15页，本讲稿共24页5 5、动量守恒的条件、动量守恒的条件动量守恒定律成立的条件是：动量守恒定律成立的条件是：系统不受外力或者所受外力系统不受外力或者所受外力之和为零之和为零.在具体应用中分如下几种情况：在具体应用中分如下几种情况：系统不受外力；系统不受外力；系统受外力，但外力的矢量和为零；系统受外力，但外力的矢量和为零；系统所受外力之和不为零，但系统内物体间相互作用的内系统所受外力之和不为零，但系统内物体间相互作用的内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒；近似守恒；系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条，但在系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条，但在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒向上动量守恒.第16页，本讲稿共24页6动动量守恒定律的量守恒定律的“五性五性”(1)矢矢量量性性：定定律律的的表表达达式式是是一一个个矢矢量量式式，其其矢矢量量性性表表现现在在：系系统统的的总总动动量量在在相相互互作作用用前前后后不不仅仅大大小小相相等，而且方向也相同等，而且方向也相同在在求求初初、末末状状态态系系统统的的总总动动量量pp1p2和和pp1p2时时，要要按按矢矢量量运运算算法法则则计计算算如如果果各各物物体体动动量量的的方方向向在在同同一一直直线线上上，要要选选取取一一正正方方向向，将将矢矢量量运运算算转转化化为为代代数数运运算算计计算算时时切切不不可可丢丢掉掉表表示示方方向向的的正正、负负号号第17页，本讲稿共24页(2)相相对对性性：动动量量守守恒恒定定律律中中，系系统统中中各各物物体体在在相相互互作作用用前前后后的的动动量量，必必须须相相对对于于同同一一惯惯性性系系，各各物物体体的的速速度度通通常常均均为对为对地的速度地的速度(3)条条件件性性：动动量量守守恒恒定定律律是是有有条条件件的的，应应用用时时一一定定要要首先判断系首先判断系统统是否是否满满足守恒条件足守恒条件系系统统不不受受外外力力或或所所受受外外力力的的矢矢量量和和为为零零，系系统统的的动动量量守守恒恒系系统统受受外外力力，但但在在某某一一方方向向上上合合外外力力为为零零，则则系系统统在在这这一方向上一方向上动动量守恒量守恒第18页，本讲稿共24页系系统统受受外外力力，但但内内力力远远大大于于外外力力，也也可可认认为为系系统统的的动动量守恒，如碰撞、爆炸等量守恒，如碰撞、爆炸等系系统统受受外外力力，但但在在某某一一方方向向上上内内力力远远大大于于外外力力，也也可可认认为为在在这这一方向上系一方向上系统统的的动动量守恒量守恒(4)同同时时性性：动动量量守守恒恒定定律律中中p1，p2，必必须须是是系系统统中中各各物物体体在在相相互互作作用用前前同同一一时时刻刻的的动动量量，p1，p2，必必须须是系是系统统中各物体在相互作用后同一中各物体在相互作用后同一时时刻的刻的动动量量第19页，本讲稿共24页(5)普普适适性性：动动量量守守恒恒定定律律不不仅仅适适用用于于两两个个物物体体组组成成的的系系统统，也也适适用用于于多多个个物物体体组组成成的的系系统统；不不仅仅适适用用于于宏宏观观物体物体组组成的系成的系统统，也适用于微，也适用于微观观粒子粒子组组成的系成的系统统7应应用用动动量守恒定律的解量守恒定律的解题题步步骤骤(1)确定相互作用的系确定相互作用的系统为统为研究研究对对象象(2)分析研究分析研究对对象所受的外力象所受的外力(3)判断系判断系统统是否符合是否符合动动量守恒条件量守恒条件(4)规规定正方向，确定初、末状定正方向，确定初、末状态动态动量的正、量的正、负负号号(5)根据根据动动量守恒定律列式求解量守恒定律列式求解第20页，本讲稿共24页小结动动量量守守恒恒定定律律基基本本概概念念动动量量守守恒恒定定律律系统：由相互作用的物体组成系统：由相互作用的物体组成内力：系统中各物体间的相互作用力内力：系统中各物体间的相互作用力外力：外部其他物体对系统的作用力外力：外部其他物体对系统的作用力内容：一个系统不受外力或外力之和为内容：一个系统不受外力或外力之和为 零零,系统的总动量保持不变系统的总动量保持不变.表达式：表达式：条件条件:系统不受外力或所受外力之和为零系统不受外力或所受外力之和为零1.小到微观粒子，大到天体小到微观粒子，大到天体2.不仅适用于低速运动，也不仅适用于低速运动，也 适用于高速运动适用于高速运动适应范围：适应范围：第21页，本讲稿共24页例例3、如图，木块和弹簧相连放在光滑的水平面上，子弹、如图，木块和弹簧相连放在光滑的水平面上，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块沿水平方向射入木块后留在木块B内，入射时间极短，之内，入射时间极短，之后木块将弹簧压缩，关于子弹和木块组成的系统，下列说后木块将弹簧压缩，关于子弹和木块组成的系统，下列说法中正确的是（法中正确的是（）A从子弹开始射入到弹簧压缩到最短的过程中，系统动从子弹开始射入到弹簧压缩到最短的过程中，系统动量守恒量守恒B子弹射入木块的过程中，系统动量守恒子弹射入木块的过程中，系统动量守恒C木块压缩弹簧的过程中，系统动量守恒木块压缩弹簧的过程中，系统动量守恒D上述任何一个过程动量均不守恒上述任何一个过程动量均不守恒B第22页，本讲稿共24页【例4】如图 113 所示的装置中，木块 B 与水平桌面间的接触面是光滑的，子弹 A 沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统)，则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中()图 113第23页，本讲稿共24页A动量守恒、机械能守恒B动量不守恒、机械能不守恒C动量守恒、机械能不守恒D动量不守恒、机械能守恒解析：若以子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统)，从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短时，弹簧固定端墙壁对弹簧有外力作用，因此动量不守恒而在子弹射入木块时，存在剧烈摩擦作用，有一部分能量转化为内能，机械能也不守恒实际上，在子弹射入木块这一瞬间过程，取子弹与木块为系统则可认为动量守恒(此瞬间弹簧尚未形变)子弹射入木块与木块达到相同速度后压缩弹簧过程中，机械能守恒，但动量不守恒答案：B第24页，本讲稿共24页