第一章 第五节 自然界中的守恒定律精选PPT.ppt

第一章 第五节 自然界中的守恒定律第1页，本讲稿共21页 目标定位目标定位 1.1.加深加深对动对动量守恒定律和机械能守恒定律的理量守恒定律和机械能守恒定律的理解，能运用解，能运用这这两个守恒定律解决一些两个守恒定律解决一些简单简单的与生的与生产产、生活相、生活相关的关的实际问题实际问题.2.2.通通过过物理学中的守恒定律，体会自然界的和物理学中的守恒定律，体会自然界的和谐谐与与统统一一第2页，本讲稿共21页一、动量守恒定律一、动量守恒定律1 1内容内容：如果一个系：如果一个系统统不受不受_，或者所受，或者所受_的矢量的矢量和和为为0 0，这这个系个系统统的的总动总动量保持不量保持不变变2 2表达式表达式：对对于两个物体于两个物体组组成的系成的系统统，常写成：，常写成：p p1 1p p2 2 _或或m m1 1v v1 1m m2 2v v2 2_3 3适用条件适用条件：系：系统统不受不受_或者所受或者所受_矢量和矢量和为为零零外力外力外力外力p p1 1 P P2 2 m m1 1v v1 1 m m2 2v v2 2 外力外力外力外力第3页，本讲稿共21页二、机械能守恒定律二、机械能守恒定律1.1.内容内容：如果一个系：如果一个系统统只有只有_做功，做功，则则系系统统在在发发生生动动能和能和势势能的能的转转化化过过程中，程中，_的的总总量保持不量保持不变变3 3适用条件适用条件：只有：只有_或或_做功做功三、三、守恒与不变守恒与不变1 1能量守恒能量守恒：_是物理学中最重要的物理量之一，而且是物理学中最重要的物理量之一，而且具有具有_的形式，各种形式的能量可以相互的形式，各种形式的能量可以相互转转化但化但总总能量能量_重力或重力或弹弹力力机械能机械能重力重力弹弹力力能量能量各种各各种各样样不不变变第4页，本讲稿共21页2 2动量守恒动量守恒：动动量守恒定律通常是量守恒定律通常是对对_的物体所构的物体所构成的系成的系统统而言的适用于而言的适用于_的运的运动动，因此常用来，因此常用来推断系推断系统统在在发发生碰撞前后运生碰撞前后运动动状状态态的的_3 3守恒定律的本守恒定律的本质质，就是某种物理量保持不，就是某种物理量保持不变变能量守恒是能量守恒是对应对应着着_变换变换中的不中的不变变性；性；动动量守恒是量守恒是对应对应着着_变换变换中的不中的不变变性性四四、守恒与对称守恒与对称1 1对称的本质对称的本质：也是具有某种不：也是具有某种不变变性所以守恒与性所以守恒与对对称性之称性之间间有着必然的有着必然的联联系系2 2自然界自然界应该应该是和是和谐对谐对称的，在探索未知的物理称的，在探索未知的物理规规律的律的时时候，候，允允许许以普遍的以普遍的对对称性作称性作为为指引指引.相互作用相互作用任何形式任何形式变变化化某种某种时间时间某种空某种空间间第5页，本讲稿共21页一、爆炸类问题一、爆炸类问题 解决爆炸解决爆炸类问题时类问题时，要抓住以下三个特征：，要抓住以下三个特征：1 1动动量守恒：由于爆炸是在极短的量守恒：由于爆炸是在极短的时间时间内完成的，爆炸物体内完成的，爆炸物体间间的相互作用力的相互作用力远远大于受到的外力，所以在爆炸大于受到的外力，所以在爆炸过过程中，程中，系系统统的的动动量守恒量守恒2 2动动能增加：在爆炸能增加：在爆炸过过程中，由于有其他形式的能量程中，由于有其他形式的能量(如化如化学能学能)转转化化为动为动能，因此爆炸后系能，因此爆炸后系统统的的总动总动能增加能增加3 3位置不位置不变变：爆炸的：爆炸的时间时间极短，因而作用极短，因而作用过过程中，物体程中，物体产产生生的位移很小，一般可忽略不的位移很小，一般可忽略不计计，可以，可以认为认为爆炸后，爆炸后，物体仍然从爆炸的位置以新的物体仍然从爆炸的位置以新的动动量开始运量开始运动动第6页，本讲稿共21页【例例1 1】从某高度自由下落一个从某高度自由下落一个质质量量为为MM的物体，当物体下的物体，当物体下落落h h时时，突然炸裂成两，突然炸裂成两块块，已知，已知质质量量为为m m的一的一块块碎片恰能沿碎片恰能沿竖竖直方向回到开始下落的位置，求：直方向回到开始下落的位置，求：(1)(1)刚刚炸裂炸裂时时另一另一块块碎片的速度；碎片的速度；(2)(2)爆炸爆炸过过程中有多少化学能程中有多少化学能转转化化为动为动能？能？第7页，本讲稿共21页第8页，本讲稿共21页二、滑块滑板模型二、滑块滑板模型1 1把滑把滑块块、滑板看作一个整体，摩擦力、滑板看作一个整体，摩擦力为为内力，内力，则则在光滑水在光滑水平面上滑平面上滑块块和滑板和滑板组组成的系成的系统动统动量守恒量守恒2 2由于摩擦生由于摩擦生热热，把机械能，把机械能转转化化为为内能，内能，则则系系统统机械能不守机械能不守恒恒应结应结合能量守恒求解合能量守恒求解问题问题3 3注意滑注意滑块块若不滑离木板，最后二者具有共同速度若不滑离木板，最后二者具有共同速度第9页，本讲稿共21页【例例2 2】如如图图1 15 51 1所示，在光滑的所示，在光滑的水平面上有一水平面上有一质质量量为为MM的的长长木板，以木板，以速度速度v v0 0向右做匀速直向右做匀速直线线运运动动，将，将质质量量为为m m的小的小铁块轻轻铁块轻轻放在木板上的放在木板上的A A点，点，这时这时小小铁块铁块相相对对地地面速度面速度为为零，小零，小铁块铁块相相对对木板向左滑木板向左滑动动由于小由于小铁块铁块和木和木板板间间有摩擦，最后它有摩擦，最后它们们之之间间相相对对静止，已知它静止，已知它们们之之间间的的动动摩擦因数摩擦因数为为，问问：(1)(1)小小铁块铁块跟木板相跟木板相对对静止静止时时，它，它们们的共同速度多大？的共同速度多大？(2)(2)它它们们相相对对静止静止时时，小，小铁块铁块与与A A点距离多点距离多远远？(3)(3)在全在全过过程中有多少机械能程中有多少机械能转转化化为为内能？内能？图151第10页，本讲稿共21页第11页，本讲稿共21页第12页，本讲稿共21页三、子弹打木块类模型三、子弹打木块类模型1 1子子弹弹打木打木块块的的过过程很短程很短暂暂，认为该过认为该过程内力程内力远远大于外力，大于外力，则则系系统动统动量守恒量守恒2 2在子在子弹弹打木打木块过块过程中摩擦生程中摩擦生热热，则则系系统统机械能不守恒，机机械能不守恒，机械能向内能械能向内能转转化系化系统损统损失的机械能等于阻力乘于相失的机械能等于阻力乘于相对对位位移即移即 E Ef f s s相相对对3 3若子若子弹弹不穿出木不穿出木块块，则则二者最后有共同速度，机械能二者最后有共同速度，机械能损损失失最多最多第13页，本讲稿共21页【例例3 3】一一质质量量为为MM的木的木块块放在光滑的水平面上，一放在光滑的水平面上，一质质量量为为m m的子的子弹弹以初速度以初速度v v0 0水平水平飞飞来打来打进进木木块块并留在其中，并留在其中，设设木木块块与子与子弹弹的相互作用力的相互作用力为为f f.试试求：求：(1)(1)子子弹弹、木、木块块相相对对静止静止时时的速度的速度v v.(2)(2)系系统损统损失的机械能、系失的机械能、系统统增加的内能分增加的内能分别为别为多少？多少？(3)(3)子子弹弹打打进进木木块块的深度的深度l l深深为为多少？多少？第14页，本讲稿共21页第15页，本讲稿共21页第16页，本讲稿共21页第17页，本讲稿共21页四、弹簧类模型四、弹簧类模型1 1对对于于弹弹簧簧类问题类问题，在作用，在作用过过程中，系程中，系统统合外力合外力为为零，零，满满足足动动量守恒量守恒2 2整个整个过过程涉及到程涉及到弹弹性性势势能、能、动动能、内能、重力能、内能、重力势势能的能的转转化，化，应应用能量守恒定律解决此用能量守恒定律解决此类问题类问题3 3注意：注意：弹弹簧簧压缩压缩最短最短时时，弹弹簧簧连连接的两物体速度相等，此接的两物体速度相等，此时弹时弹簧最短，具有最大簧最短，具有最大弹弹性性势势能能第18页，本讲稿共21页【例例4 4】如如图图1 15 52 2所示，所示，A A、B B、C C三个木三个木块块的的质质量均量均为为m m，置于光滑的水平面上，置于光滑的水平面上，B B、C C之之间间有一有一轻质弹轻质弹簧，簧，弹弹簧簧的两端与木的两端与木块块接触而不固接触而不固连连将将弹弹簧簧压紧压紧到不能再到不能再压缩时压缩时用用细线细线把把B B和和C C紧连紧连，使，使弹弹簧不能伸展，以至于簧不能伸展，以至于B B、C C可可视视为为一个整体一个整体现现A A以初速以初速v v0 0沿沿B B、C C的的连线连线方向朝方向朝B B运运动动，与与B B相碰并粘合在一起以后相碰并粘合在一起以后细线细线突然断开，突然断开，弹弹簧伸展，簧伸展，从而使从而使C C与与A A、B B分离已知分离已知C C离开离开弹弹簧后的速度恰簧后的速度恰为为v v0 0.求求弹弹簧簧释释放的放的势势能能图152第19页，本讲稿共21页第20页，本讲稿共21页再见再见第21页，本讲稿共21页