【公开课】动量守恒定律+课件高二上学期物理人教版(2019)选择性必修第一册.pptx
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1、1.31.3动量守恒定律动量守恒定律地面光滑,小球以地面光滑,小球以v v做做匀速匀速直线运动。直线运动。动量不变动量不变发生碰撞后,小球反弹。发生碰撞后,小球反弹。动量变化动量变化引起小球动量变化的原因是什么?引起小球动量变化的原因是什么?发生碰撞发生碰撞小球受到力的作用小球受到力的作用单单个个物物体体对于对于单个物体单个物体,动量不变的条件是:,动量不变的条件是:物体不受到力的作用,保持原物体不受到力的作用,保持原来运动状态不变。来运动状态不变。力力外界对物体施加的外界对物体施加的力,简称外力。力,简称外力。光滑水平面上做光滑水平面上做匀速运动匀速运动的两个小球,的两个小球,v v1 1v
2、v2 2。一段时。一段时间间t t后,后,m m1 1追上追上m m2 2,两球发生碰撞,碰撞后的速度分别,两球发生碰撞,碰撞后的速度分别是是v v1 1和和v v2 2,求求:两个小球在碰撞过程中各受到什么力的作用?两个小球在碰撞过程中各受到什么力的作用?两两个个物物体体N1G1N2G2F1F2系系统统内力内力外力外力系系统统:有相互作用的物体构成一个系有相互作用的物体构成一个系统统 内力:内力:系系统统中相互作用的各物体之中相互作用的各物体之间间的相互作用力的相互作用力外力:外力:外部其他物体外部其他物体对对系系统统的作用力的作用力 推导:推导:根据根据牛顿第二定律,牛顿第二定律,因为因为
3、F F1 1=-=-F F2 2,所以所以两球两球碰撞时碰撞时间极短,用间极短,用t t表示,则表示,则,代入代入整理得整理得两球两球碰撞前的动量之和碰撞前的动量之和等于等于碰撞后的动量之和碰撞后的动量之和。,对由对由A A、B B两物体组成的系统有:两物体组成的系统有:1.1.内容:如果一个系统内容:如果一个系统不受外力不受外力,或者所受外力的,或者所受外力的矢量和为零矢量和为零,这个系统的,这个系统的总动量保持不变总动量保持不变。2.2.数学表达式:数学表达式:或或一、一、动量守恒定律动量守恒定律3.3.动量守恒定律的守恒动量守恒定律的守恒条件:条件:内力内力不改变不改变系统的总动量,系统
4、的总动量,外力才能改变外力才能改变系统的总动系统的总动量,下列三种情况下,动量守恒定律成立:量,下列三种情况下,动量守恒定律成立:(1 1)系统不受外力或所受外力的矢量和为零。)系统不受外力或所受外力的矢量和为零。(2 2)系统所受外力)系统所受外力远小于远小于内力,如碰撞或爆炸瞬间,外力内力,如碰撞或爆炸瞬间,外力可以忽略不计。可以忽略不计。(3 3)系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零,或)系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零,或外力远小于内力,则该方向动量守恒(外力远小于内力,则该方向动量守恒(分动量守恒分动量守恒)。)。一、一、动量守恒定律动量守恒定律应用时需注意区分应用时
5、需注意区分内力内力和和外力外力,内力不改变系,内力不改变系统的总动量,外力才能改变系统的总动量。统的总动量,外力才能改变系统的总动量。4.4.注意:注意:矢量性矢量性:动量守恒定律方程是一个矢量方程。:动量守恒定律方程是一个矢量方程。计算问题前,应选取统一的正方向。计算问题前,应选取统一的正方向。瞬时性瞬时性:动量是瞬时量,动量守恒是指系统任意:动量是瞬时量,动量守恒是指系统任意两个时刻的动量相等。不同时刻的动量不能相加。两个时刻的动量相等。不同时刻的动量不能相加。同一性同一性:应注意各物体的速度必须是相对同一:应注意各物体的速度必须是相对同一参考系的速度。参考系的速度。二、二、动量动量守恒定
6、律的普适性守恒定律的普适性二、二、动量动量守恒定律的普适性守恒定律的普适性动量守恒定律是动量守恒定律是实验定律实验定律,它的结论完全由,它的结论完全由实验决定。虽然它可由牛顿运动定律推导出实验决定。虽然它可由牛顿运动定律推导出来,但它并不依赖牛顿运动定律。来,但它并不依赖牛顿运动定律。例例1 1:关于系统关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是(动量守恒的条件,下列说法正确的是()A.A.只要系统内存在摩擦力,系统动量就不可能守恒只要系统内存在摩擦力,系统动量就不可能守恒B.B.只要系统中有一个物体具有加速度,系统动量就不守只要系统中有一个物体具有加速度,系统动量就不守恒恒C.C.只要系统所受
7、的合外力为零,系统动量就守恒只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒D.D.系统中所有物体的加速度为零时,系统的总动量不一系统中所有物体的加速度为零时,系统的总动量不一定守恒定守恒Cf f1 1f f2 2 例例2 2:质量质量为为M M的金属球,和质量为的金属球,和质量为m m的木球用细线系在一的木球用细线系在一起,以速度起,以速度v v在水中在水中匀速下沉匀速下沉,某一时刻细线断了,则当,某一时刻细线断了,则当木块停止下沉的时刻,铁块下沉的速率为多少?(水足木块停止下沉的时刻,铁块下沉的速率为多少?(水足够深,水的阻力不计)够深,水的阻力不计)v v v系统外力之和总为零,系统动量系统外力
8、之和总为零,系统动量守恒:(取初速度方向为正向)守恒:(取初速度方向为正向)一一枚枚在在空空中中飞飞行行的的火火箭箭,质质量量为为 m,在在某某点点的的速速度度为为,方方向向水水平平,燃燃料料即即将将耗耗尽尽。火火箭箭在在该该点点突突然然炸炸裂裂成成两两块块,其其中中质质量量为为m1 一一块块沿沿着着与与 相相反反的的方方向向飞飞去去,速速度度大大小小为为1。求炸裂后另一块的速度求炸裂后另一块的速度 2。例例3 3:6060。v1v v2 2 v系统系统水平方向水平方向不受外力,水平方向不受外力,水平方向动量守恒:动量守恒:分分方向动量守恒问题方向动量守恒问题例例4 4:一一辆质量为辆质量为M
9、 M的小车以速率的小车以速率v v1 1在在光滑光滑的水平面上运的水平面上运动时,恰遇一质量为动时,恰遇一质量为m m,速率为,速率为v v2 2物体以俯角物体以俯角60600 0的速度的速度方向落在车上并陷于车里的砂中,求此后车的速度。方向落在车上并陷于车里的砂中,求此后车的速度。多多个物体组成的系统问题个物体组成的系统问题例例5 5:物体物体A A、B B紧靠并列放在紧靠并列放在光滑水平面光滑水平面上,上,m mA A=500g=500g,m mB B=400g=400g,另有一质量为,另有一质量为m mC C=100g=100g的物体的物体C C以以10m/s10m/s的水平初的水平初速
10、度擦着速度擦着A A、B B表面经过,在摩擦力的作用下表面经过,在摩擦力的作用下A A、B B物体也物体也运动起来,最后运动起来,最后C C物体在物体在B B上与上与B B一起以一起以1.5m/s1.5m/s的速度运动,的速度运动,则则C C离开离开A A物体时,物体时,A A、C C的速度各为多少?的速度各为多少?f f1 1vAf f3 3f f2 2f f4 4vAvCv共共=1.5m/svA=vB设设A的速度为的速度为vA当当C越过越过A进入进入B时,时,AB的速度的速度相的速度的速度相等,而且是等,而且是v=0.5m/s。牛顿牛顿运动定律与动量守恒定律的解题比较运动定律与动量守恒定律
11、的解题比较例例6 6:如如图所示,质量图所示,质量m mB B=1kg=1kg的平板小车的平板小车B B在在光滑光滑水平面水平面上以上以v v1 1=1m/s=1m/s的速度向左匀速运动当的速度向左匀速运动当t=0t=0时,质量时,质量m mA A=2kg=2kg的小铁块的小铁块A A以以v v2 2=2 m/s=2 m/s的速度水平向右滑上小车,的速度水平向右滑上小车,A A与小车间的动摩擦因数为与小车间的动摩擦因数为=0.2=0.2。若。若A A最终没有滑出小最终没有滑出小车车,取水平向右为正方向,取水平向右为正方向,g g10m/s10m/s2 2。求:求:A A,B B共速时共速时,小
12、车的速度大小,小车的速度大小(试用动量守恒定律与牛顿运动定律两种方法解题)。(试用动量守恒定律与牛顿运动定律两种方法解题)。f f2 2f f1 1 方法方法二二:用牛顿运动定律用牛顿运动定律设小车做匀变速运动的加速度为设小车做匀变速运动的加速度为a1,运动时间为,运动时间为t小铁块做匀变速运动的加速度为小铁块做匀变速运动的加速度为a2,运动时间为,运动时间为t由牛顿运动定律得:由牛顿运动定律得:解析:解析:方法一:用动量守恒定律方法一:用动量守恒定律A在小车上停止运动时,在小车上停止运动时,A、B以共同速度运动,设其速度为以共同速度运动,设其速度为v,取水平向右为正方向,由动量守恒定律得:,
13、取水平向右为正方向,由动量守恒定律得:mAv2-mBv1=(mA+mB)v 解得,解得,v=1m/s所以所以 -v1+a1t=v2-a2t解得:解得:t0.5s 则得:则得:v=-v1-a1t=-1+40.5=1m/sf f2 2f f1 11 1如图所示,公路上三辆汽车发生了追尾事故。如图所示,公路上三辆汽车发生了追尾事故。如果将甲、乙两辆汽车看做一个系统,丙车对乙车如果将甲、乙两辆汽车看做一个系统,丙车对乙车的作用力是的作用力是_(_(填填“内内”或或“外外”)”)力;如果力;如果将三车看成一个系统,丙对乙的力是将三车看成一个系统,丙对乙的力是_(_(填填“内内”或或“外外”)”)力。力。
14、外外内内2 2 2 2下列关于系统动量守恒的说法,正确的是下列关于系统动量守恒的说法,正确的是下列关于系统动量守恒的说法,正确的是下列关于系统动量守恒的说法,正确的是 ()只要只要只要只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒;系统所受的合外力为零,系统动量就守恒;系统所受的合外力为零,系统动量就守恒;系统所受的合外力为零,系统动量就守恒;只要系统内有摩擦力,动量就不可能守恒;只要系统内有摩擦力,动量就不可能守恒;只要系统内有摩擦力,动量就不可能守恒;只要系统内有摩擦力,动量就不可能守恒;系统所受合外力不为零,其动量一定不守恒,但有可能在系统所受合外力不为零,其动量一定不守恒,但有可能在系统所受
15、合外力不为零,其动量一定不守恒,但有可能在系统所受合外力不为零,其动量一定不守恒,但有可能在某一方向上守恒;某一方向上守恒;某一方向上守恒;某一方向上守恒;如果系统所受合外力的冲量远小于内力的冲量时,系统可如果系统所受合外力的冲量远小于内力的冲量时,系统可如果系统所受合外力的冲量远小于内力的冲量时,系统可如果系统所受合外力的冲量远小于内力的冲量时,系统可近似认为动量守恒。近似认为动量守恒。近似认为动量守恒。近似认为动量守恒。A A A A B B B B C C C C D D D DC3 3(多选多选)如图所示,小车与木箱紧挨着静止放在如图所示,小车与木箱紧挨着静止放在光滑光滑的水平冰面上,
16、现有一男孩站在小车上用力向右迅速推的水平冰面上,现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱。关于上述过程,下列说法中正确的是出木箱。关于上述过程,下列说法中正确的是()A A男孩和木箱组成的系男孩和木箱组成的系统动量守恒统动量守恒B B小车与木箱小车与木箱组成的系统动量守恒组成的系统动量守恒C C男男孩、小车与木箱三者组成的孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒系统动量守恒D D木箱的动木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量与男孩、小车的总动量增量不同量增量不同CD大小相等,方向相反大小相等,方向相反大小相等,方向相反大小相等,方向相反4.4.如图所示,如图所示,A A、B B两物体放在两物体放在
17、光滑水平面光滑水平面上并相向运动上并相向运动,已知,已知mAmA0.5 kg0.5 kg,vAvA4 m/s4 m/s,mBmB0.3 kg0.3 kg,vBvB10 10 m/sm/s,两物体相,两物体相碰后粘在一起碰后粘在一起,则,则A A、B B共同运动的速度为共同运动的速度为()A A1.25 m/s1.25 m/s,向右,向右 B B1.25 m/s1.25 m/s,向左,向左C C0 0 D D6.25 m/s6.25 m/s,向右,向右A A A A与与与与B B B B两物体在光滑水平面上发生两物体在光滑水平面上发生两物体在光滑水平面上发生两物体在光滑水平面上发生碰撞,只有内力
18、作用,系统的外碰撞,只有内力作用,系统的外碰撞,只有内力作用,系统的外碰撞,只有内力作用,系统的外力之和为零,系统动量守恒,取力之和为零,系统动量守恒,取力之和为零,系统动量守恒,取力之和为零,系统动量守恒,取碰前碰前碰前碰前A A A A的运动方向为正的运动方向为正的运动方向为正的运动方向为正。B5 5如图所示,某人站在一辆平板车的左端,车静止在如图所示,某人站在一辆平板车的左端,车静止在光滑的水平地面光滑的水平地面上,若他用铁锤连续敲击车的左端。下上,若他用铁锤连续敲击车的左端。下列对平板车的运动情况描述正确的是列对平板车的运动情况描述正确的是()A A A A锤子向上抡起锤子向上抡起锤子
19、向上抡起锤子向上抡起(速度与图中速度与图中速度与图中速度与图中v v v v同向同向同向同向)时,时,时,时,车向左运动车向左运动车向左运动车向左运动B B B B锤子下落锤子下落锤子下落锤子下落(速度与图中速度与图中速度与图中速度与图中v v v v反反反反向向向向)时,车向右运动时,车向右运动时,车向右运动时,车向右运动C C C C锤子抡至最高点静锤子抡至最高点静锤子抡至最高点静锤子抡至最高点静止时,车速度为止时,车速度为止时,车速度为止时,车速度为0D0D0D0D这种办法可使车持续这种办法可使车持续这种办法可使车持续这种办法可使车持续向右运动向右运动向右运动向右运动C车和人与铁锤组成的
20、系统车和人与铁锤组成的系统车和人与铁锤组成的系统车和人与铁锤组成的系统在在在在水平方向水平方向水平方向水平方向上动量守恒上动量守恒上动量守恒上动量守恒v vmvmv(mv)(mv)x x(mv)(mv)x xv vmvmv(mv)(mv)x x(mv)(mv)x x6 6 6 6(多选多选多选多选)如图所示,光滑水平面上静止着一辆质量为如图所示,光滑水平面上静止着一辆质量为如图所示,光滑水平面上静止着一辆质量为如图所示,光滑水平面上静止着一辆质量为M M M M的小车,小的小车,小的小车,小的小车,小车上带有一光滑的、半径为车上带有一光滑的、半径为车上带有一光滑的、半径为车上带有一光滑的、半径
21、为R R R R的的的的1/41/41/41/4圆弧轨道。现有一质量为圆弧轨道。现有一质量为圆弧轨道。现有一质量为圆弧轨道。现有一质量为m m m m的光滑的光滑的光滑的光滑小球从轨道的上端由静止开始释放,下列说法中正确的是小球从轨道的上端由静止开始释放,下列说法中正确的是小球从轨道的上端由静止开始释放,下列说法中正确的是小球从轨道的上端由静止开始释放,下列说法中正确的是()A A A A小球下滑过程中,小车和小球小球下滑过程中,小车和小球小球下滑过程中,小车和小球小球下滑过程中,小车和小球组成的系统总动量守恒组成的系统总动量守恒组成的系统总动量守恒组成的系统总动量守恒B B B B小球下滑小
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