动量守恒定律课件优秀PPT.ppt
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1、第三节动量守恒定律第三节动量守恒定律例:静止站在光滑的冰面上的两个人互例:静止站在光滑的冰面上的两个人互推一把,他们各自都向相反的方向运动,推一把,他们各自都向相反的方向运动,谁运动得更快一些?他们的总动量又会谁运动得更快一些?他们的总动量又会怎样?其动量变更又遵循什么样的规律怎样?其动量变更又遵循什么样的规律呢?呢?动量守恒定律动量守恒定律动量守恒定律的推导:动量守恒定律的推导: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,质量分别是质量分别是m1m1和和m2m2,沿着同始终线向相同的方向运,沿着同始终线向相同的方向运动,速度分别是动,速度分别是v
2、1v1和和v2v2(v1v2v1v2),经过一段时间),经过一段时间后,两个发生碰撞,碰撞过程相互作用时间为后,两个发生碰撞,碰撞过程相互作用时间为t t,碰撞后的速度分别是碰撞后的速度分别是v1v1和和v2v2。(1 1)A A、B B两球在碰撞时各自所受平均作用力两球在碰撞时各自所受平均作用力F1F1与与F2F2有有什么关系?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更?每个小球的动量的变更?最终结果:最终结果:0pp21=D+Dpp21-=DD(1 1)系统:相互作用的物体构成系统。)系统:相互作用的物体构
3、成系统。(2 2)外力:系统之外的物体对系统的作用力。)外力:系统之外的物体对系统的作用力。(3 3)内力:系统内物体之间的作用力叫做内力。)内力:系统内物体之间的作用力叫做内力。假如一个系统不受外力,或者所受外力的矢假如一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为量和为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。系统动量守恒的条件:系统动量守恒的条件:l 系统不受外力,或者所受外力之和为系统不受外力,或者所受外力之和为0 0;l 外力不为外力不为0 0,但是内力远远大于外力;,但是内力远远大于外力;l 某方向上外力之和为零,在这个方向上动量守恒。某方向上外力之和为零,在这个方向
4、上动量守恒。运用范围:运用范围:适用于正碰,也适用于斜碰;适用于正碰,也适用于斜碰;适用于碰撞,也适用于其他形式的相互作用;适用于碰撞,也适用于其他形式的相互作用;适用于两物系统,也适用于多物系统;适用于两物系统,也适用于多物系统;适用于宏观高速,也适用于微观低速。适用于宏观高速,也适用于微观低速。两小车在运动过程中,相互排斥的磁力属于内两小车在运动过程中,相互排斥的磁力属于内力,整个系统的外力即重力和支持力的和为零,所力,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。思思索索分分析析 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
5、、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.思索:思索:如图所示,、两木块的质量之比为如图所示,、两木块的质量之比为:,原来静止在平板小车:,原来静止在平板小车C上,上,A、B间有间有一根被压缩了的轻弹簧,一根被压缩了的轻弹簧,A、B与平板车的上表与平板车的上表面间的动摩擦因素相同,地面光滑
6、。当弹簧突然面间的动摩擦因素相同,地面光滑。当弹簧突然释放后,释放后,A、B在小车上滑动时有:在小车上滑动时有:1)A、B系统动量守恒系统动量守恒2)A、B、C系统动量守恒系统动量守恒3)小车向左运动)小车向左运动4)小车向右运动)小车向右运动ABCA A B B例例1:质量为:质量为 1 kg 的物体在距地面前的物体在距地面前 5 m 处由静止自处由静止自由下落,正落在以由下落,正落在以 5 m/s 速度沿光滑水平面匀速行驶速度沿光滑水平面匀速行驶的装载沙子的小车中,车与沙子的总质量为的装载沙子的小车中,车与沙子的总质量为4 kg,当,当物体与小车相对静止后,小车的速度为多大?物体与小车相对
7、静止后,小车的速度为多大?v v解解:取小车开始运动方向为正方向取小车开始运动方向为正方向,当物体当物体落入小车两者相对静止时速度为落入小车两者相对静止时速度为 v 由在由在水平方向上动量守恒,有水平方向上动量守恒,有M v=(M+m)v 可得可得:解得:解得:v =4m/s例例2:在水平轨道上放置一:在水平轨道上放置一门质量为门质量为M的炮车,发射的炮车,发射炮弹的质量为炮弹的质量为m,炮车与轨,炮车与轨道间摩擦力不计,当炮身道间摩擦力不计,当炮身与水平方向成与水平方向成角发射炮弹角发射炮弹时,炮弹相对于炮身的出时,炮弹相对于炮身的出口速度为口速度为v0,试求炮车后退,试求炮车后退的速度有多
8、大?的速度有多大?选定的研究对象是什么?选定的研究对象是什么?系统所受到的力有哪一些?系统所受到的力有哪一些?在水平方向是否符合动量守恒的条件?在水平方向是否符合动量守恒的条件?分分析析解解:以以v0v0在水平方向的重量为在水平方向的重量为正方向正方向,则炮弹对地的水平分则炮弹对地的水平分速度为:速度为:vx=v0cos-vvx=v0cos-v 据水平方向动量守恒得:据水平方向动量守恒得:m(v0cos-v)-Mv=0m(v0cos-v)-Mv=0解得:解得:v0 注意注意v v0 0是炮是炮 弹相对炮弹相对炮 身的速度身的速度例例3:如图所示质量为如图所示质量为M的小船以速度的小船以速度v0
9、匀匀速行驶速行驶.船上有质量都为船上有质量都为m的小孩的小孩a和和b,他们他们分别站立在船头和船尾分别站立在船头和船尾,现小孩现小孩a以相对于静以相对于静止水面的速度止水面的速度v向前跃入水中向前跃入水中,然后小孩然后小孩b沿沿水平方向以同一速度水平方向以同一速度(相对于静水相对于静水)向后跃向后跃入水中入水中,求小孩求小孩b跃入水中后小船的速度跃入水中后小船的速度.解析解析 由于船在水中匀速行驶由于船在水中匀速行驶,所以人所以人 船组成的系统动量船组成的系统动量守恒守恒,设小孩设小孩b跃入水中后小船的速度为跃入水中后小船的速度为v1,规定小船原来的规定小船原来的速速:v0方向为正方向方向为正
10、方向,依据动量守恒定律有依据动量守恒定律有:(M+2m)v0=Mv1+mv+(-mv)解得解得:为正值为正值,表明小船的速度方向与原来表明小船的速度方向与原来的方向相同的方向相同.答案答案 方向与原方向相同方向与原方向相同项目项目动量守恒定律动量守恒定律内容内容系统不受外力或所受外力的合力为系统不受外力或所受外力的合力为零,这个系统的动量就保持不变。零,这个系统的动量就保持不变。公式公式P1+P2=P1+P2应用对象应用对象 物体系统物体系统动量守恒动量守恒条件条件研究的系统不受外力或合外力为零,研究的系统不受外力或合外力为零,或满足系统所受外力远小于系统内或满足系统所受外力远小于系统内力。力
11、。特点特点动量是矢量,式中动量的确定一般动量是矢量,式中动量的确定一般取地球为参照物。取地球为参照物。板书小结板书小结对对m1用动量定理:用动量定理:F1t=m1V1 m1V1-(1)守恒定律的推导守恒定律的推导m1m2V1V2设设m1、m2分别以分别以V1 V2相碰,碰后速度分别相碰,碰后速度分别V1 V2 碰碰撞时间撞时间t对对m2用动量定理:用动量定理:F2t=m2V2 m2V2-(2)由牛顿第三定律:由牛顿第三定律:F1=F2-(3)m1v m1v(m2v m2v)m1v+m2v m1v+m2v1.动量守恒定律的表达式动量守恒定律的表达式一、动量守恒定律的内容:一、动量守恒定律的内容:
12、一、动量守恒定律的内容:一、动量守恒定律的内容:相互作用的几个物体组成的系统,假如不受外力相互作用的几个物体组成的系统,假如不受外力相互作用的几个物体组成的系统,假如不受外力相互作用的几个物体组成的系统,假如不受外力作用,或它们受到的外力的合力为作用,或它们受到的外力的合力为作用,或它们受到的外力的合力为作用,或它们受到的外力的合力为0 0,则系统的总动,则系统的总动,则系统的总动,则系统的总动量保持不变。量保持不变。量保持不变。量保持不变。2.动量守恒定律成立的条件。动量守恒定律成立的条件。系统不受外力或者所受外力之和为零;系统不受外力或者所受外力之和为零;系统受外力,但外力远小于内力,可以
13、忽视系统受外力,但外力远小于内力,可以忽视不计;不计;系统在某一个方向上所受的合外力为零,则系统在某一个方向上所受的合外力为零,则该方向上动量守恒。该方向上动量守恒。全过程的某一阶段系统受的合外力为零,则全过程的某一阶段系统受的合外力为零,则该阶段系统动量守恒。该阶段系统动量守恒。例例1 1、在光滑水平面上有一个弹簧振子系统,如图所、在光滑水平面上有一个弹簧振子系统,如图所示,两振子的质量分别为示,两振子的质量分别为m1m1和和m2m2。探讨。探讨:以两振子以两振子组成的系统。组成的系统。1)1)系统外力有哪些?系统外力有哪些?2 2)系统内力是什)系统内力是什么力?么力?3 3)系统在振动时
14、动量是否守恒?机械能是否)系统在振动时动量是否守恒?机械能是否守恒?守恒?4 4)假如水平地面不光滑,地面与两振子的动)假如水平地面不光滑,地面与两振子的动摩擦因数摩擦因数相同,探讨相同,探讨m1m1m2m2和和m1m2m1m2两种状况下两种状况下振动系统的动量是否守恒。机械能是否守恒?振动系统的动量是否守恒。机械能是否守恒?动量守恒的条件:系统不受外力或所受外力的合力为零;动量守恒的条件:系统不受外力或所受外力的合力为零;机械能守恒的条件:只有重力或系统内的弹力做功。机械能守恒的条件:只有重力或系统内的弹力做功。典型例题:动量守恒的条件典型例题:动量守恒的条件例例2、如图所示的装置中,木块、
15、如图所示的装置中,木块B与水平桌面间的接与水平桌面间的接触是光滑的,子弹触是光滑的,子弹A沿水平方向射入木块后留在木沿水平方向射入木块后留在木块内,块内,将弹簧压缩到最短现将子弹、木块和弹将弹簧压缩到最短现将子弹、木块和弹簧合在一起作为探讨对象(系统),则此系统在从簧合在一起作为探讨对象(系统),则此系统在从子弹起先射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中:子弹起先射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中:()A、动量守恒、机械能守恒、动量守恒、机械能守恒 B、动量不守恒、机械能不守恒、动量不守恒、机械能不守恒 C、动量守恒、机械能不守恒、动量守恒、机械能不守恒 D、动量不守恒、机械能守恒、动量不守恒
16、、机械能守恒B B典型例题:动量守恒的条件典型例题:动量守恒的条件例例3、如图所示,光滑水平面上有、如图所示,光滑水平面上有A、B两木块,两木块,A、紧靠在一起,子弹以速度紧靠在一起,子弹以速度V0向原来静止的射去,向原来静止的射去,子弹击穿子弹击穿A留在留在B中。下面说法正确的是中。下面说法正确的是 ()BAA.子弹击中的过程中,子弹和组成的系统动量守子弹击中的过程中,子弹和组成的系统动量守恒恒B.子弹击中的过程中,子弹击中的过程中,A和和B组成的系统动量守恒组成的系统动量守恒C.A、B和子弹组成的系统动量始终守恒和子弹组成的系统动量始终守恒D.子弹击穿子弹击穿A后子弹和后子弹和B组成的系统
17、动量守恒组成的系统动量守恒典型例题:动量守恒的条件典型例题:动量守恒的条件ABC例、如图所示,、两木块的质量之比为例、如图所示,、两木块的质量之比为:,原来静止在平板小车原来静止在平板小车C上,上,A、B间有一根被压缩了间有一根被压缩了的轻弹簧,的轻弹簧,A、B与平板车的上表面间的动摩擦因素与平板车的上表面间的动摩擦因素相同,地面光滑。当弹簧突然释放后,相同,地面光滑。当弹簧突然释放后,A、B在小车在小车上滑动时有:上滑动时有:()A、A、B系统动量守恒系统动量守恒B、A、B、C系统动量守恒系统动量守恒C、小车向左运动、小车向左运动D、小车向右运动小车向右运动典型例题:动量守恒的条件典型例题:
18、动量守恒的条件例例例例5 5、如图所示,在光滑水平面上放置、如图所示,在光滑水平面上放置、如图所示,在光滑水平面上放置、如图所示,在光滑水平面上放置A A、B B两个物体,两个物体,两个物体,两个物体,其中其中其中其中B B物体与一个质量不计的弹簧相连且静止在水平物体与一个质量不计的弹簧相连且静止在水平物体与一个质量不计的弹簧相连且静止在水平物体与一个质量不计的弹簧相连且静止在水平面上,面上,面上,面上,A A物体质量是物体质量是物体质量是物体质量是mm,以速度,以速度,以速度,以速度v0v0靠近物体靠近物体靠近物体靠近物体B B,并起,并起,并起,并起先压缩弹簧,在弹簧被压缩过程中先压缩弹簧
19、,在弹簧被压缩过程中先压缩弹簧,在弹簧被压缩过程中先压缩弹簧,在弹簧被压缩过程中()A.A.在随意时刻,在随意时刻,在随意时刻,在随意时刻,A A、B B组成的系统动量相等,都是组成的系统动量相等,都是组成的系统动量相等,都是组成的系统动量相等,都是mv0mv0B.B.随意一段时间内,两物体所受冲量大小相等随意一段时间内,两物体所受冲量大小相等随意一段时间内,两物体所受冲量大小相等随意一段时间内,两物体所受冲量大小相等.C.C.在把弹簧压缩到最短过程中,在把弹簧压缩到最短过程中,在把弹簧压缩到最短过程中,在把弹簧压缩到最短过程中,A A物体动量削减,物体动量削减,物体动量削减,物体动量削减,B
20、 B物物物物体动量增加体动量增加体动量增加体动量增加.D.D.当弹簧压缩量最大时,当弹簧压缩量最大时,当弹簧压缩量最大时,当弹簧压缩量最大时,A A、B B两物体的速度大小相等两物体的速度大小相等两物体的速度大小相等两物体的速度大小相等.典型例题:动量守恒的条件典型例题:动量守恒的条件(1)系统性:动量守恒定律是对一个物体系统而系统性:动量守恒定律是对一个物体系统而言的,具有系统的整体性,而对物体系统的一言的,具有系统的整体性,而对物体系统的一部分,动量守恒定律不确定适用。部分,动量守恒定律不确定适用。3.应用动量守恒定律的留意点:应用动量守恒定律的留意点:总例:质量为总例:质量为MM的小车上
21、站有一个质量为的小车上站有一个质量为mm的的人,它们一起以速度人,它们一起以速度V V沿着光滑的水平面匀速沿着光滑的水平面匀速运动,某时刻人沿竖直方向跳起。则跳起后,运动,某时刻人沿竖直方向跳起。则跳起后,车子的速度为:车子的速度为:D.D.无法确定。无法确定。C.C.A.VA.VV VmmMMmm-B.B.A(2)矢量性矢量性:选取正方向,与正方向同向的:选取正方向,与正方向同向的为正,与正方向反向的为负,方向未知的,设为正,与正方向反向的为负,方向未知的,设与正方向同向,结果为正时,方向即于正方向与正方向同向,结果为正时,方向即于正方向相同,否则,与正方向相反。相同,否则,与正方向相反。(
22、3)瞬)瞬(同同)时性时性:动量是一个瞬时量,动量守恒动量是一个瞬时量,动量守恒是指系统随意瞬时动量恒定。方程左边是作用前是指系统随意瞬时动量恒定。方程左边是作用前某一时刻各物体的动量的和,方程右边是作用后某一时刻各物体的动量的和,方程右边是作用后某时刻系统各物体动量的和。不是同一时刻的动某时刻系统各物体动量的和。不是同一时刻的动量不能相加。量不能相加。(4)相对性:由于动量的大小与参照系的选择)相对性:由于动量的大小与参照系的选择有关,因此在应用动量守恒定律时,应留意各物有关,因此在应用动量守恒定律时,应留意各物体的速度必需是相对同一参照物的。体的速度必需是相对同一参照物的。例例1、一个人坐
23、在光滑的冰面的小车上,人与车的总、一个人坐在光滑的冰面的小车上,人与车的总质量为质量为M=70kg,当他接到一个质量为,当他接到一个质量为m=20kg以速度以速度v=5m/s迎面滑来的木箱后,马上以相对于自己迎面滑来的木箱后,马上以相对于自己u=5m/s的速度逆着木箱原来滑行的方向推出,求小车的速度逆着木箱原来滑行的方向推出,求小车获得的速度。获得的速度。v=5m/sM=70kgm=20kgu=5m/s解:解:整个过程动量守恒,但是速度整个过程动量守恒,但是速度u为相对于小车的速度,为相对于小车的速度,v箱对地箱对地=u箱对车箱对车+V车对地车对地=u+V规定木箱原来滑行的方向为正方向规定木箱
24、原来滑行的方向为正方向对整个过程由动量守恒定律,对整个过程由动量守恒定律,mv=MV+m v箱对地箱对地=MV+m(u+V)留意留意 u=-5m/s,代入数字得,代入数字得V=20/9=2.2m/s方向跟木箱原来滑行的方向相同方向跟木箱原来滑行的方向相同例例2、一个质量为、一个质量为M的运动员手里拿着一个质量为的运动员手里拿着一个质量为m的的物体,踏跳后以初速度物体,踏跳后以初速度v0与水平方向成与水平方向成角向斜上方角向斜上方跳出,当他跳到最高点时将物体以相对于运动员的速跳出,当他跳到最高点时将物体以相对于运动员的速度为度为u水平向后抛出。问:由于物体的抛出,使他跳水平向后抛出。问:由于物体
25、的抛出,使他跳远的距离增加多少?远的距离增加多少?解:解:跳到最高点时的水平速度为跳到最高点时的水平速度为v0 cos抛出物体相对于地面的速度为抛出物体相对于地面的速度为v物对地物对地=u物对人物对人+v人对地人对地=-u+v规定向前为正方向,在水平方向,由动量守恒定律规定向前为正方向,在水平方向,由动量守恒定律 (M+m)v0 cos=M v+m(v u)v=v0 cos+mu/(M+m)v=mu/(M+m)平抛的时间平抛的时间 t=v0sin/g增加的距离为增加的距离为(5)留意动量守恒定律的优越性和广泛性)留意动量守恒定律的优越性和广泛性优越性优越性跟过程的细微环节无关跟过程的细微环节无
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