《物理新导学笔记人教通用选修3-5实用课件：第十六章 动量守恒定律3 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理新导学笔记人教通用选修3-5实用课件：第十六章 动量守恒定律3 .pptx（27页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3 动量守恒定律 第十六章 动量守恒定律 学习目标 1 了解系统 内力和外力的概念 2 理解动量守恒定律的确切含义 表达式和守恒条件 3 能用牛顿运动定律推导动量守恒定律的表达式 了解动量守恒定律的 普遍意义 4 会用动量守恒定律解释生活中的实际问题 内容索引 重点探究 启迪思维 探究重点 达标检测 检测评价 达标过关 自主预习 预习新知 夯实基础 自主预习 一 系统 内力与外力 1 系统 相互作用的 物体组成一个力学系统 2 内力 物体间的相互作用力 3 外力 系统 的物体对系统内物体的作用力 二 动量守恒定律 1 内容 如果一个系统 或者 这个系统的总动量保持 不变 2 表达式 m1v1
2、m2v2 作用前后总动量相等 3 适用条件 系统 或者所受外力的矢量和 两个或多个 系统中 外部 不受外力所受外力的矢量和为0 m1v1 m2v2 不受外力为零 即学即用 1 判断下列说法的正误 1 一个系统初 末态动量大小相等 即动量守恒 2 两个做匀速直线运动的物体发生碰撞 两个物体组成的系统动量 守恒 3 只要系统所受到的合力的冲量为零 动量就守恒 4 系统动量守恒也就是系统的动量变化量为零 5 只要系统内存在摩擦力 动量就不可能守恒 答案 2 如图1所示 质量为m的小球A静止在光滑水平面上 质量为2m的小球 B以速度v0与A碰撞后粘在一起 则粘在一起后A B的共同速度v 图1 答案 重
3、点探究 一 对动量守恒定律的理解 导学探究 1 如图2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 丙车对乙车的作用力是 内 或 外 力 如果 将三车看成一个系统 丙对乙的力是 内 或 外 力 答案 图2 外 内 解析 解析 内力是系统内物体之间的作用力 外力是系统以外的物体对系 统内的物体的作用力 一个力是内力还是外力关键是看选择的系统 如 果将甲和乙看成一个系统 丙车对乙车的力是外力 如果将三车看成 一个系统 丙车对乙车的力是内力 2 如图3所示 光滑水平桌面上质量分别为m1 m2的球A B 沿着同一 直线分别以v1和v2的速度同向运动 v2 v1 当B球追上A球
4、时发生碰撞 碰 撞后A B两球的速度分别为v1 和v2 试用动量定理和牛顿第三定律推 导两球碰前总动量m1v1 m2v2与碰后总动量m1v1 m2v2 的关系 答案 图3 答案 设碰撞过程中两球受到的作用力分别为F1 F2 相互作用时间为 t 根据动量定理 F1t m1 v1 v1 F2t m2 v2 v2 因为F1与F2是两球间的相互作用力 根据牛顿第三定律知 F1 F2 则有 m1v1 m1v1 m2v2 m2v2 即m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 此式表明两球在相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量 这就是 动量守恒定律的表达式 知识深化 1 对动量守恒定律条件的理解 1 系统
5、不受外力作用 这是一种理想化的情形 2 系统受外力作用 但所受合外力为零 像光滑水平面上两物体的碰撞 就是这种情形 3 系统受外力作用 但当系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内 力时 系统的总动量近似守恒 例如 抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间 弹片所受火药爆炸时的内力远大于其重力 重力完全可以忽略不计 系统的动量近似守恒 4 系统受外力作用 所受的合外力不为零 但在某一方向上合外力为零 则系统在该方向上动量守恒 2 对动量守恒定律的理解 1 系统性 动量守恒定律的研究对象不是单一物体而是几个相互作用的 物体组成的系统 动量保持不变并不是每个物体动量保持不变 而是系 统总动量保持不变 2 矢
6、量性 表达式p1 p2 p1 p2 是一个矢量式 其矢量性表现在 系统的总动量在相互作用前后不仅大小相等 而且方向也相同 求初 末状态系统的总动量时 如果各物体动量的方向在同一直线上 要选取 正方向 将矢量运算转化为代数运算 3 相对性 动量守恒定律中 系统中各物体在相互作用前后的动量必须 相对于同一惯性系 各物体的速度通常均为相对于地面的速度 4 同时性 动量守恒定律中p1 p2 必须是系统中各物体在相互作 用前同一时刻的动量 p1 p2 必须是系统中各物体在相互作用 后同一时刻的动量 不同时刻的动量不能相加 5 普适性 动量守恒定律不仅适用于两个物体组成的系统 也适用于 多个物体组成的系统
7、 不仅适用于宏观物体组成的系统 也适用于微 观粒子组成的系统 A 若A B与平板车上表面间的动摩擦因数相同 A B组成的系统动量守恒 B 若A B与平板车上表面间的动摩擦因数相同 A B C组成的系统动量守恒 C 若A B所受的摩擦力大小相等 A B组成的系统动量守恒 D 若A B所受的摩擦力大小相等 A B C组成的系统动量守恒 例1 多选 如图4所示 A B两物体质量之比mA mB 3 2 原来静止在 平板小车C上 A B间有一根被压缩的弹簧 地面光滑 当弹簧突然释放 后 则下列说法正确的是 图4 答案解析 解析 如果A B与平板车上表面间的动摩擦因数相同 弹簧释放后 A B分别相对于小车
8、向左 向右滑动 它们所受的滑动摩擦力FfA向右 FfB向左 由于mA mB 3 2 所以FfA FfB 3 2 则A B组成的系统 所受的外力之和不为零 故其动量不守恒 A选项错误 对A B C组成的系统 A B与C间的摩擦力为内力 该系统所受的外 力为竖直方向上的重力和支持力 它们的合力为零 故该系统的动量守 恒 B D选项正确 若A B所受摩擦力大小相等 则A B组成的系统所受的外力之和为零 故其动量守恒 C选项正确 1 动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体组成的系统 判断系统的动 量是否守恒 与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接 关系 2 判断系统的动量是否守恒 要注意守
9、恒的条件是不受外力或所受合外 力为零 因此要分清哪些力是内力 哪些力是外力 3 系统的动量守恒 并不是系统内各物体的动量都不变 一般来说 系统 的动量守恒时 系统内各物体的动量是变化的 但系统内各物体的动量 的矢量和是不变的 总结提升 针对训练 下列情形中 满足动量守恒条件的是 A 用铁锤打击放在铁砧上的铁块 打击过程中 铁锤和铁块的总动量 B 子弹水平穿过放在光滑桌面上的木块的过程中 子弹和木块的总动量 C 子弹水平穿过墙壁的过程中 子弹和墙壁的总动量 D 棒击垒球的过程中 棒和垒球的总动量 答案 二 动量守恒定律的简单应用 1 动量守恒定律不同表现形式的表达式的含义 1 p p 系统相互作
10、用前的总动量p等于相互作用后的总动量p 2 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 相互作用的两个物体组成的系统 作 用前的动量的矢量和等于作用后的动量矢量和 3 p1 p2 相互作用的两个物体组成的系统 一个物体的动量变化 量与另一个物体的动量变化量大小相等 方向相反 4 p 0 系统总动量增量为零 2 应用动量守恒定律的解题步骤 例2 质量m1 10 g的小球在光滑的水平桌面上以30 cm s的速率向右运 动 恰遇上质量为m2 50 g的小球以10 cm s的速率向左运动 碰撞后 小球m2恰好停止 则碰后小球m1的速度大小和方向如何 答案 20 cm s 方向向左 答案 解析 碰撞过程中
11、两小球组成的系统所受合外力为零 动量守恒 设向 右为正方向 则v1 30 cm s v2 10 cm s v2 0 由动量守恒定律列方程m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 代入数据解得v1 20 cm s 故碰后小球m1的速度大小为20 cm s 方向向左 解析 例3 将两个完全相同的磁铁 磁性极强 分别固定在质量相等的小车上 水平面光滑 开始时甲车速度大小为3 m s 方向向右 乙车速度大小 为2 m s 方向向左并与甲车速度方向在同一直线上 如图5所示 答案解析 图5 1 当乙车速度为零时 甲车的速度多大 方向如何 答案 1 m s 方向向右 解析 两个小车及磁铁组成的系统在水平方向不
12、受外力作用 两车之 间的磁力是系统内力 系统动量守恒 设向右为正方向 v甲 3 m s v乙 2 m s 据动量守恒定律得 mv甲 mv乙 mv甲 代入数据解得 v甲 v甲 v乙 3 2 m s 1 m s 方向向右 解析 两车的距离最小时 两车速度相同 设为v 由动量守恒定律得 mv甲 mv乙 mv mv 答案 0 5 m s 方向向右 2 由于磁性极强 故两车不会相碰 那么两车的距离最小时 乙车的速 度是多大 方向如何 答案解析 达标检测 解析 由动量守恒定律成立的条件可知男孩 小车与木箱三者组成的系统 动量守恒 A B错误 C正确 木箱的动量增量与男孩 小车的总动量增量大小相等 方向相反
13、 D错误 1 对动量守恒条件的理解 如图6所示 小车与木箱紧挨着静放在光滑的水 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 下列说法正确的是 A 男孩和木箱组成的系统动量守恒 B 小车与木箱组成的系统动量守恒 C 男孩 小车与木箱三者组成的系统动量守恒 D 木箱的动量增量与男孩 小车的总动量增量相同 1234 答案解析 图6 A 木块A离开墙壁前 A B和弹簧组成的系统动量守恒 机械能也守恒 B 木块A离开墙壁前 A B和弹簧组成的系统动量不守恒 但机械能守恒 C 木块A离开墙壁后 A B和弹簧组成的系统动量守恒 机械能也守恒 D 木块A离开墙壁后 A B和弹簧组成的系统
14、动量不守恒 但机械能守恒 2 对动量守恒条件的理解 多选 如图7所示 在光滑水平地面上有A B两 个木块 A B之间用一轻弹簧连接 A靠在墙壁上 用力F向左推B使两木块 之间的弹簧压缩并处于静止状态 若突然撤去力F 则下列说法中正确的是 答案 1234 图7 解析 解析 若突然撤去力F 木块A离开墙壁前 墙壁对木块A有作用力 所以 A B和弹簧组成的系统动量不守恒 但由于A没有离开墙壁 墙壁对木块 A不做功 所以A B和弹簧组成的系统机械能守恒 选项A错误 B正确 木块A离开墙壁后 A B和弹簧组成的系统所受合外力为零 所以系统动 量守恒且机械能守恒 选项C正确 D错误 1234 3 动量守恒
15、定律的简单应用 解放军鱼雷快艇在南海海域附近执行任务 假设鱼雷快艇的总质量为M 以速度v前进 现沿快艇前进方向发射 一颗质量为m的鱼雷后 快艇速度减为原来的 不计水的阻力 则鱼雷 的发射速度为 1234 答案解析 4 动量守恒定律的简单应用 如图8所示 传送带以v0 2 m s的水平速度把 质量m 20 kg的行李包运送到原来静止在光滑轨道上的质量M 30 kg的小 车上 若行李包与车上表面间的动摩擦因数 0 4 g 10 m s2 求 小 车足够长 1 小车的最大速度的大小 1234 答案解析 图8 答案 0 8 m s 解析 以行李包与小车组成的系统为研究对象 行李包与小车最后达到速 度相同 此时小车速度最大 设为v 由动量守恒定律得mv0 M m v 解得v 0 8 m s 2 行李包从滑上小车至在小车上滑到最远处所经历的时间是多少 1234 答案解析 答案 0 3 s 解析 对行李包 由动量定理得 mgt mv mv0 解得t 0 3 s
