16.3动量守恒定律.ppt

动量定理的应用步骤动量定理的应用步骤动量定理的应用步骤动量定理的应用步骤1 1、确定、确定研究对象研究对象：一般为单个物体；：一般为单个物体；4 4、选定正方向选定正方向，明确合外力的明确合外力的明确合外力的明确合外力的冲量冲量冲量冲量及初、末及初、末及初、末及初、末动量动量动量动量正负；正负；正负；正负；5 5、统一单位后代入数据求解。、统一单位后代入数据求解。2 2、明确明确明确明确研究过程研究过程研究过程研究过程，对物体受力分析，求出合外力；，对物体受力分析，求出合外力；，对物体受力分析，求出合外力；，对物体受力分析，求出合外力；3 3、写出动量定理的表达式：、写出动量定理的表达式：F F合合t t mvmv-mv-mv第三节动量守恒定律第三节动量守恒定律 前面我们已经学习了动量定理，其适用于前面我们已经学习了动量定理，其适用于单个单个物体；物体；那么那么多个物体多个物体所构成的系统，在发生所构成的系统，在发生相互作用相互作用前后各自的前后各自的动量发生了什么样的变化，动量发生了什么样的变化，整个系统整个系统的动量又将如何？的动量又将如何？前面我们已经学习了前面我们已经学习了【探究碰撞中的不变量探究碰撞中的不变量】从中得从中得到的结论为：到的结论为：设在光滑水平面上做匀速运动的两个小球设在光滑水平面上做匀速运动的两个小球A A和和B B，质量分别，质量分别是是m m1 1和和m m2 2，沿着同一直线向相同的方向运动，速度分别是，沿着同一直线向相同的方向运动，速度分别是v v1 1和和v v2 2（v v1 1vv2 2），经过一段时间后，两个发生碰撞，碰撞过程），经过一段时间后，两个发生碰撞，碰撞过程相互作用时间为相互作用时间为t t，碰撞后的速度分别是，碰撞后的速度分别是v v1 1和和v v2 2。（1 1）A A、B B两个小球在碰撞过程中各自所受的平均作用力两个小球在碰撞过程中各自所受的平均作用力 F F1 1与与F F2 2有什么关系？有什么关系？（2 2）写出碰撞过程中小球各自所受到的外力的冲量？）写出碰撞过程中小球各自所受到的外力的冲量？每个小球的动量的变化？每个小球的动量的变化？解：在碰撞过程中，以水平向解：在碰撞过程中，以水平向左左为正方向为正方向对对A A球列动量定理（球列动量定理（F F1 1为平均作用力）为平均作用力）F F2 21.1.对对A A球进行球进行受力分析受力分析和和状态分析，状态分析，在碰撞过程中在碰撞过程中A A球水平方向只有一个球水平方向只有一个水平向左的作用力水平向左的作用力F F1 1，碰撞前速度为，碰撞前速度为V1,V1,碰撞后的速度为碰撞后的速度为V1V1，F F1 12.2.对对B B球同理可得：球同理可得：（1 1）系统：）系统：相互作用的物体相互作用的物体构成系统。（两物体以上）构成系统。（两物体以上）（2 2）内力：）内力：系统内物体之间系统内物体之间的作用力叫做内力的作用力叫做内力。（3 3）外力：）外力：系统之外系统之外的物体对系统的作用力。的物体对系统的作用力。如果一个系统如果一个系统不受外力不受外力，或者，或者所受外力的矢量所受外力的矢量和为和为0 0，这个系统的总动量保持不变。，这个系统的总动量保持不变。-这就是动量守恒定律。这就是动量守恒定律。系统动量守恒的条件：系统动量守恒的条件：1.1.系统系统不受外力不受外力，2.2.系统系统受到外力受到外力，但但所受外力之和所受外力之和为为0 0；3.3.系统在系统在某一方向上某一方向上不受外力或所受不受外力或所受外力之和为外力之和为0 0，则在，则在这个方向上动量守恒；这个方向上动量守恒；4.4.系统系统内力远大于外力内力远大于外力或者在某一方向上或者在某一方向上内力远大于外力内力远大于外力的，如爆炸的，如爆炸注：动量守恒是注：动量守恒是自然界普遍适自然界普遍适用的基本规律之一，用的基本规律之一，适用适用于于到目前为止的到目前为止的一切领域一切领域，牛顿运动定律只适用于宏观、，牛顿运动定律只适用于宏观、低速的问题低速的问题判断动量判断动量是否是否守恒的步骤守恒的步骤1.确定确定所选所选研究对象研究对象系统由哪几个物体组成，系统由哪几个物体组成，2.明确明确研究的是研究的是哪一个哪一个过程，过程，3.在这一过程中分析在这一过程中分析系统受外力系统受外力和和系统内力系统内力情况，判情况，判断是否动量守恒。断是否动量守恒。两小车在运动过程中，两小车在运动过程中，相互排斥的磁力属于内相互排斥的磁力属于内力力，整个系统的外力即重力和支持力的和为零，所，整个系统的外力即重力和支持力的和为零，所以系统动量守恒。以系统动量守恒。思思考考分分析析 系统所受的外力有：重力、地面对木块的支持系统所受的外力有：重力、地面对木块的支持力、竖直墙对弹簧的支持力，三者之和不为零，所力、竖直墙对弹簧的支持力，三者之和不为零，所以系统动量不守恒。以系统动量不守恒。在光滑水平面的车上有一辆平板车，一个人站在在光滑水平面的车上有一辆平板车，一个人站在车上用大锤敲打车的左端车上用大锤敲打车的左端.在连续的敲打下在连续的敲打下,这辆车这辆车能持续地向右运动吗？说明理由能持续地向右运动吗？说明理由.二、动量守恒定律的普适性 1、动量守恒定律动量守恒定律只关注只关注物体相互作用的物体相互作用的初末状态初末状态，可，可以解决以解决变力变力作用的问题作用的问题,相比之下，牛顿运动定律解决变相比之下，牛顿运动定律解决变力作用问题十分复杂，甚至无法求解。力作用问题十分复杂，甚至无法求解。2、牛顿运动定律适用于物体的低速宏观运动，而牛顿运动定律适用于物体的低速宏观运动，而动量动量守恒定律适用于目前为止物理学研究的一切领域。守恒定律适用于目前为止物理学研究的一切领域。3、动量守恒定律是、动量守恒定律是一个独立的实验规律一个独立的实验规律，并不是由牛，并不是由牛顿运动定律推导得出的。顿运动定律推导得出的。三、动量守恒定律的解题步骤确定所选确定所选研究对象研究对象系统由哪几个物体组成，系统由哪几个物体组成，明确研究的是明确研究的是哪一个哪一个过程，确定初、末状态。过程，确定初、末状态。分析分析系统受系统受外力外力和系统和系统内力内力情况，情况，判断是否动量守恒。判断是否动量守恒。选定正方向选定正方向，分析相互作用前、后的各物体动量的大小，分析相互作用前、后的各物体动量的大小及方向。及方向。列动量守恒方程求解。列动量守恒方程求解。例题讲解 例1：一枚在空中飞行的导弹，质量为m，在某点的速度为v，方向水平。导弹在该点突然炸裂成两块(如图)，其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去，速度为v1。求炸裂后另一块的速度v2。炸裂前，可以认为导弹是由质量为炸裂前，可以认为导弹是由质量为炸裂前，可以认为导弹是由质量为炸裂前，可以认为导弹是由质量为m1m1m1m1和和和和(m(m(m(mm1)m1)m1)m1)的的的的两部分组成，两部分组成，两部分组成，两部分组成，导弹的炸裂过程可以看做这两部分相互作导弹的炸裂过程可以看做这两部分相互作导弹的炸裂过程可以看做这两部分相互作导弹的炸裂过程可以看做这两部分相互作用的过程用的过程用的过程用的过程。这两部分组成的系统是我们的研究对象。在。这两部分组成的系统是我们的研究对象。在。这两部分组成的系统是我们的研究对象。在。这两部分组成的系统是我们的研究对象。在炸裂过程中，炸裂成的两部分都受到重力的作用，所受炸裂过程中，炸裂成的两部分都受到重力的作用，所受炸裂过程中，炸裂成的两部分都受到重力的作用，所受炸裂过程中，炸裂成的两部分都受到重力的作用，所受外力的矢量和不为零，但是外力的矢量和不为零，但是外力的矢量和不为零，但是外力的矢量和不为零，但是它们所受的重力远小于爆炸它们所受的重力远小于爆炸它们所受的重力远小于爆炸它们所受的重力远小于爆炸时燃气对它们的作用力时燃气对它们的作用力时燃气对它们的作用力时燃气对它们的作用力，所以爆炸过程中重力的作用可，所以爆炸过程中重力的作用可，所以爆炸过程中重力的作用可，所以爆炸过程中重力的作用可以忽略，可以认为系统满足动量守恒定律的条件以忽略，可以认为系统满足动量守恒定律的条件以忽略，可以认为系统满足动量守恒定律的条件以忽略，可以认为系统满足动量守恒定律的条件。或者说在水平方向上不受外力，因此在水平方向上动量守恒或者说在水平方向上不受外力，因此在水平方向上动量守恒或者说在水平方向上不受外力，因此在水平方向上动量守恒或者说在水平方向上不受外力，因此在水平方向上动量守恒分析与解答分析与解答解：在水平方向上动量守恒，以初速度的方向为正方向解：在水平方向上动量守恒，以初速度的方向为正方向 导弹炸裂前的总动量为 p=mv 炸裂后的总动量为 p=m1v1+(m-m1)v2 根据动量守恒定律 p=p，可得 m1v1+(m-m1)v2=mv 解出 例题2：如图所示，质量mB=1kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左匀速运动当t=0时，质量mA=2kg的小铁块A以v2=2 m/s的速度水平向右滑上小车，A与小车间的动摩擦因数为=0.2。若A最终没有滑出小车，取水平向右为正方向，g10m/s2，求：A在小车上停止运动时，小车的速度大小解法一：用动量守恒定律 因因A在小车上停止运动时，A、B以共同速度运动，设其速度为v，取水平向右为正方向水平向右为正方向，由动量守恒定律得：mAv2-mBv1=(mA+mB)v 解得:v=l ms 解法二：牛顿运动定律 即解得：t=0.5 s=1 1 m/sA没有滑出说明最终速度相等，对铁块，水平方向上只受摩擦力的作用 对小车，水平方向上只受摩擦力的作用加速度f ff f 课堂反馈1.质量为M的原子核，原来处于静止状态，当它以速度v放出一个质量为m的粒子时，剩余部分速度是（）A.mv/(M-m)B.-mv/(M-m)C.mv/(M+m)D.-mv/(M+m)B2.把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪沿水平方向发射一颗子弹，关于枪、弹、车，下列说法正确的是()A.枪和弹组成的系统动量守恒 B.枪和车组成的系统动量守恒 C.枪、弹、车三者组成的系统，因为枪弹和枪筒之间的摩擦力很小，使系统的动量变化很小，可以忽略不计，系统动量近似守恒.D.三者组成的系统动量守恒，因为系统只受重力和地面的支持力这两个力作用，这两个力的和为0.D3.设a,b两球碰撞前后在同一直线上运动，若测得它们碰撞前的速度是Va、V b,相碰后的速度为Va、Vb,由此可知两球的质量之比mam b为()A.（Vb-V b）(Va-Va)B.(Va-Va)(Vb-V b)C.(Va-Vb)(Va-V b)D.(Va-Va)(Vb-Vb)A例题1拓展一枚在空中飞行的导弹，质量为m，在某点的速度为v，方向水平。导弹在该点突然炸裂成两块(如图)，已知爆炸后与初速度的方向一致的那块弹片（质量为m-m1)的速度为v2，求炸裂后另一块（质量为m1)的速度v1 分析与解答分析：导弹爆炸过程内力远大于导弹自身的重力，系统的动量守恒，选速度v的方向为正方向，有 解得 1 1碰撞碰撞：两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产：两个或两个以上的物体在相遇的极短时间内产生非常大的相互作用力，而其他的相互作用力相对来说显生非常大的相互作用力，而其他的相互作用力相对来说显得微不足道的过程得微不足道的过程2 2弹性碰撞弹性碰撞：如果碰撞过程中机械能：如果碰撞过程中机械能 ，这样的碰撞，这样的碰撞叫做弹性碰撞叫做弹性碰撞3 3非弹性碰撞非弹性碰撞：如果碰撞过程中机械能：如果碰撞过程中机械能 ，这样的，这样的碰撞叫做非弹性碰撞碰撞叫做非弹性碰撞 守恒守恒 不守恒不守恒 4 4完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞：碰撞过程中物体的形变完全：碰撞过程中物体的形变完全不能恢复，以致两物体合为一体一起运动，即两物不能恢复，以致两物体合为一体一起运动，即两物体在非弹性碰撞后以同一速度运动，系统有最大机体在非弹性碰撞后以同一速度运动，系统有最大机械能损失械能损失碰撞碰撞 弹性碰撞弹性碰撞（机械能守恒）（机械能守恒）非弹性碰撞非弹性碰撞 完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞（碰撞后粘在一起，（碰撞后粘在一起，机械能损失最多）机械能损失最多）一般非弹性碰撞一般非弹性碰撞（机械能不守恒（机械能不守恒减少）减少）碰撞现象满足的规律碰撞现象满足的规律1 1动量守恒定律动量守恒定律2 2机械能不增加机械能不增加3 3速度要合理速度要合理(1)若碰前两物体若碰前两物体同向运动同向运动，则应有，则应有v后后v前，碰后原来在前，碰后原来在前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有前的物体速度一定增大，若碰后两物体同向运动，则应有v前前v后后.(2)碰前两物体碰前两物体相向运动相向运动，碰后两物体的运动方向不可能都，碰后两物体的运动方向不可能都不改变不改变