人教版物理動量守恒定律課件

1、3動量守恒定律1.了解系統(tǒng)、內(nèi)力和外力的概念,理解動量守恒定律。2.能用牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)出動量守恒定律的表達(dá)式。3.了解動量守恒定律的普遍性,能應(yīng)用動量守恒定律解決生產(chǎn)、生活中的問題。一二三一、系統(tǒng)內(nèi)力和外力1.系統(tǒng):兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體組成的研究對象稱為一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)。2.內(nèi)力:系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用力稱為內(nèi)力。3.外力:系統(tǒng)以外的物體對系統(tǒng)內(nèi)的物體的作用力稱為外力。一二三二、動量守恒定律1.內(nèi)容:如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力,或者所受外力的矢量和為0,這個(gè)系統(tǒng)的總動量保持不變。這就是動量守恒定律。2.守恒條件:系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為0。3.表達(dá)式:m1v1+m2v2=m1v1+m2v2?！?/p>

2、系統(tǒng)動量守恒”與“系統(tǒng)動量變化量為零”含義是否相同?提示：不同?！跋到y(tǒng)動量守恒”是指系統(tǒng)的總動量始終保持不變;而“系統(tǒng)動量變化量為零”是指系統(tǒng)初、末狀態(tài)的總動量相等。一二三三、動量守恒定律的普適性1.相互作用的物體無論是低速還是高速運(yùn)動;無論是宏觀物體還是微觀粒子,動量守恒定律均適用。2.動量守恒定律是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,它適用于目前為止物理學(xué)研究的一切領(lǐng)域。動量守恒定律和牛頓運(yùn)動定律的適用范圍是否一樣?提示：動量守恒定律比牛頓運(yùn)動定律的適用范圍要廣。自然界中,大到天體的相互作用,小到質(zhì)子、中子等基本粒子間的相互作用都遵循動量守恒定律,而牛頓運(yùn)動定律有其局限性,它只適用于低速運(yùn)動的宏觀物體,對

3、于運(yùn)動速度接近光速的物體,牛頓運(yùn)動定律不再適用。一二三一、動量守恒的含義1.動量守恒是指系統(tǒng)的總動量時(shí)時(shí)刻刻保持不變,也就是說,系統(tǒng)動量守恒時(shí),任意兩個(gè)時(shí)刻系統(tǒng)的總動量都相等。2.只有初、末兩個(gè)狀態(tài)的動量相等,過程中總動量發(fā)生變化的情形不能稱之為動量守恒。一二三二、對“動量守恒條件”的理解1.系統(tǒng)內(nèi)的任何物體都不受外力作用,這是一種理想化的情形,如天空中兩星球的碰撞,微觀粒子間的碰撞都可視為這種情形。2.系統(tǒng)雖然受到了外力的作用,但系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)物體所受外力的和即合外力為0。像光滑水平面上勻速運(yùn)動的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0。3.系統(tǒng)內(nèi)各物體所受外力均不為0,但各

4、物體所受外力矢量和為0,例如:勻速前進(jìn)的列車,所受阻力與質(zhì)量成正比,若有一節(jié)車廂脫鉤,在車廂停止前,以列車和車廂為系統(tǒng),就是這種情形。一二三4.系統(tǒng)所受的外力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)內(nèi)各物體間的內(nèi)力時(shí),系統(tǒng)的總動量近似守恒。例如:拋出去的手榴彈在空中爆炸的瞬間,火藥的內(nèi)力遠(yuǎn)大于其重力,重力完全可以忽略不計(jì),動量近似守恒;兩節(jié)火車車廂在鐵軌上相碰時(shí),在碰撞瞬間,車廂間的作用力遠(yuǎn)大于鐵軌給車廂的摩擦力,動量近似守恒。5.系統(tǒng)所受的合外力不為0,但在某一方向上合外力為0(Fx=0或Fy=0),則系統(tǒng)在該方向上動量守恒。一二三三、對動量守恒定律的理解1.動量守恒定律的“六性”。(1)條件性:動量守恒定律的適用條件

5、是系統(tǒng)所受合外力為0或不受外力(在此要明確內(nèi)力與外力的區(qū)別)。(2)系統(tǒng)性:動量守恒定律的研究對象是相互作用的兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體組成的系統(tǒng)。應(yīng)用動量守恒定律解題時(shí),應(yīng)明確所研究的系統(tǒng)是由哪些物體構(gòu)成的。列等式時(shí)系統(tǒng)中所有物體的動量都應(yīng)考慮,不能丟失。(3)矢量性:公式中的v1、v2、v1和v2都是矢量。只有它們在同一直線上時(shí),并先選定正方向,確定各速度的正、負(fù)(表示方向)后,才能用代數(shù)方程運(yùn)算,這點(diǎn)要特別注意。一二三(4)參考系的同一性:速度具有相對性,公式中的v1、v2、v1和v2均應(yīng)對同一慣性參考系而言,一般選取地面為參考系。(5)狀態(tài)的同時(shí)性:相互作用前的總動量,這個(gè)“前”是指相互作用

6、前的某一時(shí)刻,v1、v2均是此時(shí)刻的瞬時(shí)速度;同理,v1、v2應(yīng)是相互作用后的同一時(shí)刻的瞬時(shí)速度。(6)普適性:動量守恒定律不僅適用于兩個(gè)物體組成的系統(tǒng),也適用于多個(gè)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)。一二三2.動量守恒定律常見的表達(dá)式。(1)p=p,其中p、p分別表示系統(tǒng)的末動量和初動量,該式表示系統(tǒng)作用前的總動量等于作用后的總動量。(2)p=0,表示系統(tǒng)總動量的增量等于零。(3)p1=-p2,其中p1、p2分別表示系統(tǒng)內(nèi)兩個(gè)物體初、末動量的變化量,該式表示兩個(gè)物體組成的系統(tǒng),各自動量的增量大小相等、方向相反。其中第一類的形式最常見,具體來說有以下幾種形

7、式:A.m1v1+m2v2=m1v1+m2v2,各個(gè)動量必須相對同一個(gè)參考系,適用于作用前后都運(yùn)動的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)。B.0=m1v1+m2v2,適用于原來靜止的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)。C.m1v1+m2v2=(m1+m2)v,適用于兩物體作用后結(jié)合在一起或具有共同的速度的系統(tǒng)。一二三3.應(yīng)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(gè)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(yīng)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

8、前后運(yùn)動方向都在一條直線上的問題,設(shè)定正方向,各物體的動量方向可以用正、負(fù)號表示。(5)建立動量守恒方程,代入已知量求解。類型一類型二類型三對動量守恒條件的理解【例題1】 (多選)如圖所示,A、B兩物體質(zhì)量之比mAmB=32,原來靜止在平板小車C上,A、B間有一根被壓縮的彈簧,地面光滑,當(dāng)彈簧突然釋放后,則()A.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,A、B組成的系統(tǒng)動量守恒B.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B組成的系統(tǒng)動量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒類型一類型二類型三點(diǎn)撥:

9、弄清“動量守恒”的條件是分析此類問題的關(guān)鍵。解析:如果A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同,彈簧釋放后,A、B分別相對小車向左、向右滑動,它們所受的滑動摩擦力FA向右,FB向左,由于mAmB=32,所以FAFB=32,則A、B組成的系統(tǒng)所受的外力之和不為零,故其動量不守恒,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;對A、B、C組成的系統(tǒng),A、B與C間的摩擦力為內(nèi)力,該系統(tǒng)所受的外力為豎直方向的重力和支持力,它們的合力為零,故該系統(tǒng)的動量守恒,選項(xiàng)B、D均正確;若A、B所受摩擦力大小相等,則A、B組成的系統(tǒng)所受的外力之和為零,故其動量守恒,選項(xiàng)C正確。答案:BCD類型一類型二類型三題后反思(1)判斷系統(tǒng)的動量是否守恒,要注

10、意守恒的條件是不受外力或所受合外力為零。因此要分清系統(tǒng)中哪些力是內(nèi)力,哪些力是外力。(2)判斷動量是否守恒,還與系統(tǒng)的選取密切相關(guān),一定要明確哪一過程中哪些物體組成系統(tǒng)的動量是守恒的。類型一類型二類型三動量守恒定律的應(yīng)用【例題2】 質(zhì)量m1=10 g的小球在光滑的水平桌面上以v1=30 cm/s的速率向右運(yùn)動,恰遇上質(zhì)量為m2=50 g的小球以v2=10 cm/s的速率向左運(yùn)動,碰撞后,小球m2恰好停止,則碰后小球m1的速度大小和方向如何?點(diǎn)撥:兩小球碰撞過程中系統(tǒng)所受合外力為零,因此系統(tǒng)動量守恒。解析:碰撞過程中,兩小球組成的系統(tǒng)所受合外力為零,動量守恒。設(shè)向右為正方向,則各小球速度為v1=

11、30 cm/s,v2=-10 cm/s,v2=0。由動量守恒定律列方程m1v1+m2v2=m1v1+m2v2代入數(shù)據(jù)得v1=-20 cm/s故小球m1碰后的速度的大小為20 cm/s,方向向左。答案:20 cm/s方向向左類型一類型二類型三題后反思“三步法”處理動量守恒問題(1)合理選取研究對象與物理過程,使系統(tǒng)在該過程中動量守恒。(2)確定該過程系統(tǒng)初、末狀態(tài)的動量。(3)確定正方向,選取恰當(dāng)?shù)膭恿渴睾惚磉_(dá)式列式求解。類型一類型二類型三用動量守恒定律解決由多個(gè)物體組成的系統(tǒng)的問題【例題3】 如圖所示,質(zhì)量分別為mA=0.5 kg、mB=0.4 kg的長板緊挨在一起靜止在光滑的水平面上,質(zhì)量為mC=0.1 kg 的C木塊以初速度v0=10 m/s滑上A板左端,最后C木塊和B板相對靜止時(shí)的共同速度v=1.5 m/s。求:(1)A板最后的速度vA;(2)C木塊剛離開A板時(shí)的速度vC。點(diǎn)撥:C在A上時(shí),A、B有共同速度,C離開A后,A做勻速運(yùn)動。C在A上時(shí),C、A、B系統(tǒng)動量守恒,C在B上時(shí),C、B系統(tǒng)動量守恒。類型一類型二類型三解析:C在A上滑動的過程中,A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒,則mCv0=mCvC+(mA+mB)vAC在B上滑動時(shí),B、C組成的系統(tǒng)動量守恒,則mCvC+mBvA=(mC+mB)