人教版高中物理(选修3-5)第十六章第三节动量守恒定律习题课(共33张)课件.ppt
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- 人教版 高中物理 选修 第十六 三节 动量 守恒定律 习题 33 课件
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1、16.3 动量守恒定律动量守恒定律主讲人:吴学先主讲人:吴学先地面光滑,小球以V做匀速直线运动。动量不变发生碰撞后,小球反弹。动量变化引起小球动量变化的原因是什么?发生碰撞小球受到力的作用单个物体对于单个物体,动量不变的条件是:对于单个物体,动量不变的条件是:力外界对物体施加的力,简称外力 碰撞后,A、B小球各自动量有没有变化?碰撞后,A、B小球的总动量是否发生变化?两个物体一、系统、内力和外力一、系统、内力和外力 请阅读教材请阅读教材P12的的系统、内力和外力系统、内力和外力,回答,回答什么是系统?什么是内力和外力?什么是系统?什么是内力和外力?内力和外力的区分依赖于系统的选取,内力和外力的
2、区分依赖于系统的选取,只有只有在确定了系统后,才能确定内力和外力。在确定了系统后,才能确定内力和外力。N1G1N2G2F1F2系统系统内力外力系统:系统:有相互作用的物体构成一个系统有相互作用的物体构成一个系统 内力:系统中相互作用的各物体之间的相互作用力内力:系统中相互作用的各物体之间的相互作用力外力:外部其他物体对系统的作用力外力:外部其他物体对系统的作用力 外力 问题:问题:如图所示,在水平面上做匀速运动的两个小球,如图所示,在水平面上做匀速运动的两个小球,质量分别为质量分别为m1和和m2,沿同一直线向相同的方向运动,沿同一直线向相同的方向运动,速度分别为速度分别为v1和和v2,v1v2
3、。当第一个小球追上第二个。当第一个小球追上第二个小球时两球碰撞。碰撞后的速度分别为小球时两球碰撞。碰撞后的速度分别为v1和和v2。碰撞。碰撞过程第一个小球所受第二个小球对它的作用力是过程第一个小球所受第二个小球对它的作用力是F1,第二个球所受第一个球对它的作用力是第二个球所受第一个球对它的作用力是F2,试用牛顿,试用牛顿定律分析碰撞过程。定律分析碰撞过程。二、动量守恒定律二、动量守恒定律N2G2F2N1G1F12211amam2211amam22112211vmvmvmvm1.推导过程:推导过程:根据牛顿第二定律,碰撞过程中根据牛顿第二定律,碰撞过程中1、2两球的加速度分别是两球的加速度分别是
4、根据牛顿第三定律,根据牛顿第三定律,F1、F2等大反向,即等大反向,即F1=-F2所以所以碰撞时两球间的作用时间极短,用碰撞时两球间的作用时间极短,用t表示,则有表示,则有,代入代入并整理得并整理得物理意义:两球物理意义: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这就是动量守恒定律的表达式。这就是动量守恒定律的表达式。111mFa222mFatvva111tvva222,对m1-Ft=m1v1-m1v1对m2Ft=m2v2-m2v2N2G2FN1G1FF=FFt=m2v2-m2v2=Ftm1v1+m2v2=m1v1+m2v2P1+P2=P1+P2结论:常见的形
5、式,对由A、B两物体组成的系统有:BBAABBAAvmvmvmvm 定律的表达式是矢量式,解题时选取正方向后用正、定律的表达式是矢量式,解题时选取正方向后用正、负来表示方向,将矢量运算变为代数运算。负来表示方向,将矢量运算变为代数运算。2.内容:内容:如果一个系统如果一个系统不受外力不受外力,或者所受,或者所受外力的矢量外力的矢量和为零和为零,这个系统的总动量保持不变。这个结论叫做,这个系统的总动量保持不变。这个结论叫做动动量守恒定律。量守恒定律。3.数学表达式:数学表达式:pp21pp或或4.动量守恒定律的守恒条件动量守恒定律的守恒条件 内力不改变系统的总动量,外力才能改变系内力不改变系统的
6、总动量,外力才能改变系统的总动量,在下列三种情况下,可以使用动量统的总动量,在下列三种情况下,可以使用动量守恒定律:守恒定律:(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)系统所受外力远小于内力,如碰撞或爆炸瞬)系统所受外力远小于内力,如碰撞或爆炸瞬间,外力可以忽略不计。间,外力可以忽略不计。(3)系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和)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,则该方向动量守恒为零,或外力远小于内力,则该方向动量守恒(分动量守恒)。(分动量守恒)。GG思考与讨论思考与讨论如图所示,子弹打进与固定于墙壁的弹如图所示,子
7、弹打进与固定于墙壁的弹簧相连的木块,此系统从子弹开始入射簧相连的木块,此系统从子弹开始入射木块时到弹簧压缩到最短的总个过程中,木块时到弹簧压缩到最短的总个过程中,子弹与木块作为一个系统动量是否守恒?子弹与木块作为一个系统动量是否守恒?说明理由。说明理由。应用时需注意区分内力和外力,应用时需注意区分内力和外力,内力不改变系统的总动量,外内力不改变系统的总动量,外力才能改变系统的总动量。力才能改变系统的总动量。5.注意点:注意点:矢量性:动量守恒定律方程是一个矢量方程。矢量性:动量守恒定律方程是一个矢量方程。对于作用前后物对于作用前后物体的运动方向都在同一直线上的问题,体的运动方向都在同一直线上的
8、问题,应选取统一的正方向应选取统一的正方向,凡,凡是与正方向相同的动量为正,相反的为负。若方向未知,可设为是与正方向相同的动量为正,相反的为负。若方向未知,可设为与正方向相同列动量守恒方程,通过解得结果的正负,判断未知与正方向相同列动量守恒方程,通过解得结果的正负,判断未知量的方向。量的方向。瞬时性:动量是个瞬时量,动量守恒是指系统任意两个时刻的瞬时性:动量是个瞬时量,动量守恒是指系统任意两个时刻的动量恒相等。动量恒相等。列方程时要注意等式两边分别为作用前某一时刻各列方程时要注意等式两边分别为作用前某一时刻各个物体动量的矢量和和作用后某一时刻各物体动量的矢量和,不个物体动量的矢量和和作用后某一
9、时刻各物体动量的矢量和,不同时刻的动量不能相加。同时刻的动量不能相加。同一性:由于动量的大小与参考系的选择有关,同一性:由于动量的大小与参考系的选择有关,因此应用动量因此应用动量守恒定律时,应注意各物体的速度必须是守恒定律时,应注意各物体的速度必须是相对同一参考系相对同一参考系的速度,的速度,一般以地面为参考系。一般以地面为参考系。例例1.在列车编组站里,一辆质量在列车编组站里,一辆质量m1=1.8104kg货车在平直货车在平直轨道上以轨道上以v1=2m/s的速度运动,碰上一辆的速度运动,碰上一辆m2=2.2104kg的的静止的货车,它们碰撞后结合在一起继续运动。求货车碰静止的货车,它们碰撞后
10、结合在一起继续运动。求货车碰撞后运动的速度。撞后运动的速度。例例2.在光滑水平面上在光滑水平面上A、B两小车中间有一弹簧,如图所两小车中间有一弹簧,如图所示。用手抓住小车并将弹簧压示。用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态。将两小车及弹簧看做一个系缩后使小车处于静止状态。将两小车及弹簧看做一个系统,下列说法中正确的是统,下列说法中正确的是()A.两手同时放开后,系统总动量始终为零两手同时放开后,系统总动量始终为零B.先放开左手,再放开右手后,动量不守恒先放开左手,再放开右手后,动量不守恒C.先放开左手,再放开右手后,总动量向左先放开左手,再放开右手后,总动量向左D.无论何时放手,两手放开
11、后,在弹簧恢复原长的过程无论何时放手,两手放开后,在弹簧恢复原长的过程中,系统总动量都保持不变中,系统总动量都保持不变,但系统的总动量不一定为零但系统的总动量不一定为零ACD三、动量守恒定律解题的一般步骤:三、动量守恒定律解题的一般步骤:(1)明确题意,明确研究对象;明确题意,明确研究对象;(2)受力分析,判断是否守恒;受力分析,判断是否守恒;(3)确定动量守恒系统的作用前总动量确定动量守恒系统的作用前总动量和作用后总动量;和作用后总动量;(4)选定正方向根据动量守恒定律列出选定正方向根据动量守恒定律列出方程;方程;(5)解方程,得出结论。解方程,得出结论。四、动量守恒定律的普适性四、动量守恒
12、定律的普适性阅读阅读“动量守恒定律的普适性动量守恒定律的普适性”,并找出,并找出动量守动量守恒定律与牛顿运动定律的区别和联系。恒定律与牛顿运动定律的区别和联系。1.动量守恒定律是由牛顿第二、第三定律导出的,动量守恒定律是由牛顿第二、第三定律导出的,两者关系密切,在经典力学中都占有及其重要的两者关系密切,在经典力学中都占有及其重要的地位。牛顿运动定律从地位。牛顿运动定律从“力力”的角度反映物体间的角度反映物体间的相互作用;动量守恒定律从的相互作用;动量守恒定律从“动量动量”的角度描的角度描述物体间的相互作用。述物体间的相互作用。2.动量守恒定律是实验定律,它的结论完全由实动量守恒定律是实验定律,
13、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来,但验决定。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。它并不依赖牛顿运动定律。3.用牛顿运动定律解决问题要涉及整个过程用牛顿运动定律解决问题要涉及整个过程的力,有时候解决起来比较复杂,而的力,有时候解决起来比较复杂,而动量守动量守恒定律只涉及过程始末两个状态,与过程力恒定律只涉及过程始末两个状态,与过程力的细节无关,的细节无关,能使问题大大简化。能使问题大大简化。4.动量守恒定律比牛顿定律更普遍,动量守恒定律比牛顿定律更普遍,它适用它适用目前为止的物理学研究的一切领域,目前为止的物理学研究的一切领域,即不仅即不仅适用于宏观、
14、低速领域,而且适用于微观、适用于宏观、低速领域,而且适用于微观、高速领域。高速领域。动量守恒定律动量守恒定律主题公式公式内容内容应用对象应用对象动量守恒动量守恒条件条件特点特点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。系统系统(1)系统不受外力或合外力为零;()系统不受外力或合外力为零;(2)系统内力远大于所受外力;(系统内力远大于所受外力;(3)某方向上)某方向上外力之和为零,在这个方向上成立。外力之和为零,在这个方向上成立。动量是矢量,式中动量的确定一般取地球动量是矢量,式中动量的确定一般取地球为参照物,且相对同
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