高中物理 第16章 第3節(jié) 動量守恒定律課件 新人教版選修3-5.ppt
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成才之路 物理,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-5,動量守恒定律,第十六章,第三節(jié) 動量守恒定律,第十六章,有兩位同學原來靜止在滑冰場上,不論誰推誰一下(如圖),兩個人都會向相反方向滑去,他們的動量都發(fā)生了變化。兩個人本來都沒有動量,現(xiàn)在都有了動量,他們的動量變化服從什么規(guī)律呢?現(xiàn)在來探究這個規(guī)律。,1.系統(tǒng) 相互作用的兩個或幾個物體組成一個力學_____。 2.內(nèi)力 系統(tǒng)_____物體間的相互作用力。 3.外力 系統(tǒng)_____的物體對系統(tǒng)_____的物體的作用力。,系統(tǒng)、內(nèi)力和外力,系統(tǒng),內(nèi)部,以外,以內(nèi),1.內(nèi)容 如果一個系統(tǒng)不受_____,或者所受_____的矢量和為零,這個系統(tǒng)的總動量保持不變。 2.表達式 對兩個物體組成的系統(tǒng),常寫成: p1+p2=__________或m1v1+m2v2=_______________ 3.適用條件 系統(tǒng)不受_____或者所受_____之和為零。,動量守恒定律,外力,外力,m1v1′+m2v2′,p1′+p2′,外力,外力,動量守恒定律是一個獨立的實驗規(guī)律,它適用于目前為止物理學研究的_____領域。,動量守恒定律的普適性,一切,一、對動量守恒定律的理解 1.研究對象 相互作用的物體組成的系統(tǒng)。 2.對系統(tǒng)“總動量保持不變”的理解 (1)系統(tǒng)在整個過程中任意兩個時刻的總動量都相等,不能誤認為只是初、末兩個狀態(tài)的總動量相等。 (2)系統(tǒng)的總動量保持不變,但系統(tǒng)內(nèi)每個物體的動量可能都在不斷變化。 (3)系統(tǒng)的總動量指系統(tǒng)內(nèi)各物體動量的矢量和,總動量不變指的是系統(tǒng)的總動量的大小和方向都不變。,4.動量守恒定律的“五性” (1)條件性:動量守恒定律是有條件的,應用時一定要首先判斷系統(tǒng)是否滿足守恒條件。 a.系統(tǒng)不受外力作用,這是一種理想化的情形,如宇宙中兩星球的碰撞,微觀粒子間的碰撞都可視為這種情形。 b.系統(tǒng)雖然受到了外力的作用,但所受外力的和——即合外力為零。象光滑水平面上兩物體的碰撞就是這種情形,兩物體所受的重力和支持力的合力為零。,c.系統(tǒng)所受的外力遠遠小于系統(tǒng)內(nèi)各物體間的內(nèi)力時,系統(tǒng)的總動量近似守恒。拋出去的手榴彈在空中爆炸的瞬間,彈片所受火藥的內(nèi)力遠大于其重力,重力完全可以忽略不計,動量近似守恒。 d.系統(tǒng)所受的合外力不為零,即F外≠0,但在某一方向上合外力為零(Fx=0或Fy=0),則系統(tǒng)在該方向上動量守恒。 e.系統(tǒng)受外力,但在某一方向上內(nèi)力遠大于外力,也可認為在這一方向上系統(tǒng)的動量守恒。,(2)矢量性:定律的表達式是一個矢量式。 a.該式說明系統(tǒng)的總動量在任意兩個時刻不僅大小相等,而且方向也相同。 b.在求系統(tǒng)的總動量p=p1+p2+…時,要按矢量運算法則計算。 (3)相對性:動量守恒定律中,系統(tǒng)中各物體在相互作用前后的動量,必須相對于同一慣性系,各物體的速度通常均為相對于地的速度。,(4)同時性:動量守恒定律中p1、p2…必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用前同一時刻的動量,p1′、p2′…必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用后同一時刻的動量。 (5)普適性:動量守恒定律不僅適用于兩個物體組成的系統(tǒng),也適用于多個物體組成的系統(tǒng)。不僅適用于宏觀物體組成的系統(tǒng),也適用于微觀粒子組成的系統(tǒng)。,特別提醒: (1)分析動量守恒時要著眼于系統(tǒng),要在不同的方向上研究系統(tǒng)所受外力的矢量和。 (2)要深刻理解動量守恒的條件。 (3)系統(tǒng)動量嚴格守恒的情況是很少的,在分析守恒條件是否滿足時,要注意對實際過程的理想化。,在光滑的水平面上有一輛平板車,一個人站在車上用大錘敲打車的左端,如圖所示。在連續(xù)的敲打下,這輛車能持續(xù)地向右運動嗎?說明理由。,答案:當把錘頭打下去時,錘頭向右擺動,系統(tǒng)總動量要為零,車就向左運動;舉起錘頭時,錘頭向左運動,車就向右運動。用錘頭連續(xù)敲擊時,車只是左右運動,一旦錘頭不動,車就會停下來,所以車不能持續(xù)向右運動。,二、應用動量守恒定律解題的基本步驟 1.分析題意,合理地選取研究對象,明確系統(tǒng)是由哪幾個物體組成的。 2.分析系統(tǒng)的受力情況,分清內(nèi)力和外力,判斷系統(tǒng)的動量是否守恒。 3.確定所研究的作用過程。選取的過程應包括系統(tǒng)的已知狀態(tài)和未知狀態(tài),通常為初態(tài)到末態(tài)的過程,這樣才能列出對解題有用的方程。 4.對于物體在相互作用前后運動方向都在一條直線上的問題,設定正方向,各物體的動量方向可以用正、負號表示。 5.建立動量守恒方程,代入已知量求解。,三國演義“草船借箭”中(如圖),若草船的質量為m1,每支箭的質量為m,草船以速度v1返回時,對岸士兵萬箭齊發(fā),n支箭同時射中草船,箭的速度皆為v,方向與船行方向相同。由此,草船的速度會增加多少?(不計水的阻力),,如圖所示,光滑水平面上兩小車中間夾一壓縮了的輕彈簧,兩手分別按住小車,使它們靜止,對兩車及彈簧組成的系統(tǒng),下列說法中正確的是( ) A.兩手同時放開后,系統(tǒng)總動量始終為零 B.先放開左手,后放開右手,此后動量不守恒 C.先放開左手,后放開右手,總動量向左,動量是否守恒的判斷,,D.無論是否同時放手,只要兩手都放開后,在彈簧恢復原長的過程中,系統(tǒng)總動量都保持不變,但系統(tǒng)的總動量不一定為零 解析:當兩手同時放開時,系統(tǒng)的合外力為零,所以系統(tǒng)的動量守恒,又因為開始時總動量為零,故系統(tǒng)總動量始終為零,選項A正確;先放開左手,左邊的小車就向左運動,當再放開右手后,系統(tǒng)所受合外力為零,故系統(tǒng)的動量守恒,放開右手時總動量方向向左,放開右手后總動量方向也向左,故選項B錯而C、D正確。綜合上述分析可知選項A、C、D正確。 答案:ACD,(銀川一中2013~2014學年高二下學期期末)如圖所示,兩木塊A、B用輕質彈簧連在一起,置于光滑的水平面上。一顆子彈水平射入木塊A,并留在其中。在子彈打中木塊A及彈簧被壓縮的整個過程中,對子彈、兩木塊和彈簧組成的系統(tǒng),下列說法中正確的是( ),,A.動量守恒、機械能守恒 B.動量守恒、機械能不守恒 C.動量不守恒、機械能守恒 D.動量、機械能都不守恒 答案:B 解析:子彈射入木塊的過程,動量守恒但機械能不守恒。以后在彈簧壓縮的過程中,動量守恒、機械能亦守恒,故選項B正確。,(銀川一中2013~2014學年高二下學期期中)如圖所示,木板A質量mA=1kg,足夠長的木板B質量mB=4kg,質量為mC=1kg的木塊C置于木板B上,水平面光滑,B、C之間有摩擦,開始時B、C均靜止,現(xiàn)使A以v0=12m/s的初速度向右運動,與B碰撞后以4m/s速度彈回。求: (1)B運動過程中的最大速度大小。 (2)C運動過程中的最大速度大小。,動量守恒的應用,,解析:(1)A與B碰后瞬間,C的運動狀態(tài)未變,B速度最大。由A、B系統(tǒng)動量守恒(取向右為正方向)有: mAv0+0=-mAvA+mBvB 代入數(shù)據(jù)得:vB=4m/s。 (2)B與C相互作用使B減速、C加速,由于B板足夠長,所以B和C能達到相同速度,二者共速后,C速度最大,由B、C系統(tǒng)動量守恒,有 mBvB+0=(mB+mC)vC 代入數(shù)據(jù)得:vC=3.2m/s 答案:(1)4m/s (2)3.2m/s,如圖所示,在光滑水平面上放置A、B兩物體,質量均為m,其中B物體帶有不計質量的彈簧靜止在水平面內(nèi)。A物體以速度v0向右運動,并壓縮彈簧。求: (1)彈簧壓縮量達到最大時A、B兩物體的速度vA和vB。 (2)彈簧彈性勢能的最大值Ep。,,如圖所示,甲、乙兩個小孩各乘一輛冰車在水平冰面上游戲。甲和他的冰車的質量共為M=30kg,乙和他的冰車總質量也是30kg,游戲時,甲推著一個質量為m=15kg的箱子,和他一起以大小為v0=2.0m/s的速度滑行,乙以同樣大小的速度迎面滑來,為了避免相撞,甲突然將箱子沿冰面推給乙,箱子滑到乙處時乙迅速把它抓住。若不計冰面的摩擦力,求甲至少要以多大的速度(相對于地面)將箱子推出,才能避免與乙相撞。,動量守恒的臨界問題,解析:如圖所示,在甲推出箱子的過程中,甲和箱子組成的系統(tǒng)動量守恒。乙接到箱子并和乙一起運動的過程中,乙和箱子組成的系統(tǒng)動量也是守恒的,分別選甲、箱子為研究對象,箱子、乙為研究對象求解。要想剛好避免相撞,要求乙抓住箱子后與甲的速度正好相等。 設甲推出箱子后的速度為v1,箱子的速度為v,乙抓住箱子后的速度v2。,對甲和箱子,推箱子前后動量守恒,以初速度方向為正,由動量守恒定律:(M+m)v0=mv+Mv1① 對乙和箱子,抓住箱子前后動量守恒,以箱子初速方向為正,由動量守恒定律有: mv-Mv0=(m+M)v2② 剛好不相撞的條件是:v1=v2③ 聯(lián)立①②③解得:v=5.2m/s,方向與甲和箱子初速的方向一致。 答案:5.2m/s,方向與甲的初速度方向相同,點評: 本題從動量守恒定律的應用角度看并不難,但需對兩個物體的運動關系分析清楚(乙和箱子、甲的運動關系如何,才能不相撞)。這就需要我們要將“不相撞”的實際要求轉化為物理條件,即:甲、乙可以同方向運動,但只要乙的速度不小于甲的速度,就不可能相撞。,如圖所示,光滑水平面上停放一個木箱和小車,木箱質量為m,小車和人總質量為M,M∶m=4∶1,人以速率v沿水平方向將木箱推出,木箱被擋板以原速反彈回來以后,人接住木箱再以同樣大小的速度v第二次推出木箱,木箱又被原速反彈……,問人最多能推幾次木箱?,答案:3次,- 配套講稿:
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