【課件】動量守恒定律+課件高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

知識回顧1.沖量：單位是N·s2.方向：3.F-t圖像面積意義：反映了力對物體沖量，且有正負(fù)之分。F?t=Δp=p'-p

4、動量定理：I=Ft（F必須為恒力）沖量為矢量，力的沖量的方向跟該力的方向相同第一章動量守恒定律3、動量守恒定律CONTENTS010203學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握動量守恒定律動量守恒定律的應(yīng)用理解系統(tǒng)、內(nèi)力和外力F·Δt=

mv'

–mv0=Δp思考：如果我們想要研究兩個、三個物體，甚至多個物體，應(yīng)如何研究？Fv0v'Fmm通過之前的學(xué)習(xí)我們已經(jīng)掌握了單個物體受力與動量變化量之間的關(guān)系一、系統(tǒng)、內(nèi)力和外力注意：內(nèi)力和外力的區(qū)分依賴于系統(tǒng)的選取，只有在確定了系統(tǒng)后，才能確定內(nèi)力和外力。1、系統(tǒng)：我們把兩個（或多個）相互作用的物體構(gòu)成的整體叫做一個力學(xué)系統(tǒng)。系統(tǒng)可按解決問題的需要靈活選取。

2、內(nèi)力：系統(tǒng)中物體間的相互作用力叫做內(nèi)力。3、外力：系統(tǒng)以外的物體施加給系統(tǒng)內(nèi)任何一個物體的力，叫做外力。選ABC為系統(tǒng)：A與C、B與C之間的摩擦力為內(nèi)力還是外力？選AB為系統(tǒng)：A與C、B與C之間的摩擦力為內(nèi)力還是外力？設(shè)置物理情景：在光滑水平面上做勻速運動的兩個物體A、B，質(zhì)量分別為m1和m2，沿著同一直線向相同的方向運動，速度分別是v1、v2，且v2>v1。當(dāng)B追上了A時發(fā)生碰撞。碰撞后A、B的速度分別為v1′和v2′。Bv2m2Av1m1思考：下面我們用動量定理來分別研究A和B的動量變化！二、相互作用的兩個物體的動量改變Bv2m2Av1m1Bv2'm2Av1'm1碰撞過程對A應(yīng)用動量定理：對B應(yīng)用動量定理：根據(jù)牛頓第三定律：得兩個物體碰撞后的動量之和等于碰撞前的動量之和。F1F2m2m1相互作用的兩個物體的動量改變系統(tǒng)的動量守恒碰撞過程兩個碰撞物體外部作用力的矢量和為0的情況下動量守恒。思考：A、B系統(tǒng)，哪些力是內(nèi)力？內(nèi)力作用效果如何？外力矢量和為零時，外力沖量為零，系統(tǒng)動量不變守恒條件分析思考：A、B系統(tǒng)，哪些力是外力？作用效果如何？外力的矢量和是多少？內(nèi)力只改變單個物體動量，不改變系統(tǒng)總動量。外力既改變單個物體動量，也改變系統(tǒng)總動量。m2m1G1N1N2G2F2F1如果一個系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。這就是動量守恒定律。1.內(nèi)容：2.表達(dá)式：（3）Δp＝0（1）p＝p′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′（2）Δp1＝－Δp2或m1Δv1＝－m2Δv2(系統(tǒng)作用前的總動量等于作用后的總動量)．(系統(tǒng)內(nèi)一個物體的動量變化與另一物體的動量變化等大反向)(系統(tǒng)總動量的變化量為零)三、動量守恒定律(1)矢量性：動量守恒定律是矢量式，對于作用前后的運動方向都在同一直線上的問題，應(yīng)選取統(tǒng)一的正方向。(2)瞬時性：動量是一個狀態(tài)量，是作用前(或某一時刻)系統(tǒng)的動量和等于作用后(或另一時刻)系統(tǒng)的動量和。(3)相對性：速度相對于同一參考系,一般以地球為參考系。(4)系統(tǒng)性：描述的對象是由兩個以上的物體構(gòu)成的系統(tǒng)。3.理

解①動量守恒定律不僅適用于正碰，也適用于斜碰；不僅適用于碰撞(時間較短），也適用于任何形式的相互作用（時間可以較長）；不僅適用于兩個物體組成的系統(tǒng)，也適用于兩個以上物體組成的系統(tǒng)。4、適用范圍：②定律既適用于宏觀物體的相互作用，也適用于微觀粒子的相互作用，不管是低速還是高速問題均適用。機械能守恒定律動量守恒定律研究對象守恒條件守恒性質(zhì)適用范圍聯(lián)系注意

5、機械能守恒和動量守恒的比較：單個、或相互作用的物體組成的系統(tǒng)相互作用的物體組成的系統(tǒng)只有重力或彈力做功,其他力不做功系統(tǒng)不受外力或所受合外力等于零標(biāo)量守恒(不考慮方向性)矢量守恒(規(guī)定正方向)都可以用實驗來驗證,因此它們都是實驗規(guī)律。爆炸、碰撞、反沖相互作用現(xiàn)象中,因F內(nèi)>>F外,動量是守恒的,但很多情況下有其它力（內(nèi)力）做功,有其他形式能量轉(zhuǎn)化為機械能,機械能不守恒.僅限于宏觀、低速領(lǐng)域到目前為止物理學(xué)研究的一切領(lǐng)域6、守恒條件的理解：（1）理想條件：系統(tǒng)不受外力作用或F合外=0（2）近似條件：系統(tǒng)所受外力之和不為零，但系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，外力可以忽略不計，如:碰撞、爆炸瞬間（3）方向條件：系統(tǒng)受外力，且不能忽略，但在某一方向上所受外力為0，則系統(tǒng)在該方向上動量守恒，系統(tǒng)不受外力作用或F合外=0兩小車在相互作用的運動過程中，相互排斥的磁力屬于內(nèi)力，整個系統(tǒng)的外力即重力和支持力的和為零，所以系統(tǒng)動量守恒。思考∶在光滑水平面上有兩個載有磁鐵相向運動的小車，兩小車組成的系統(tǒng)動量守恒嗎?1、磁鐵-小車如果水平面為粗糙的，系統(tǒng)動量還守恒嗎？1.守恒對象？2.守恒過程？3.外力如何？外力不為零，不守恒四、動量守恒的判斷如圖，靜止的兩輛小車用細(xì)線相連，中間有一個壓縮了的輕質(zhì)彈簧。燒斷線后，由于彈力作用，兩輛小車分別向左、右運動，兩小車與彈簧組成的系統(tǒng)動量是否守恒？兩小車在運動過程中，彈簧彈力屬于內(nèi)力，整個系統(tǒng)的外力即重力和支持力的和為零，所以系統(tǒng)動量守恒。2、小車-彈簧-小車

動量為矢量，矢量守恒，兩小車的動量方向相反，動量的矢量和仍然為0問題：兩輛小車分別向左、右運動，它們都獲得了動量，它們的總動量不是增加了嗎，怎么會守恒呢？1.守恒對象？2.守恒過程？3.外力如何？內(nèi)力3、子彈-木塊子彈沿水平方向射入光滑水平桌面上的木塊后，一起滑行，①進(jìn)入瞬間：系統(tǒng)動量守恒嗎？②一起滑行：系統(tǒng)動量怎樣？若桌面粗糙，結(jié)果如何?合外力為零，守恒；合力功不為零，機械能不守恒合外力為零，動量不轉(zhuǎn)移，不變內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，動量守恒，機械能不守恒外力不能忽略，動量減少①進(jìn)入時：系統(tǒng)動量守恒嗎？②一起滑行時：系統(tǒng)動量怎么樣？所以，從進(jìn)入到一起滑行全程系統(tǒng)動量不變，求末速度時直接動量守恒所以，求末速度時，先動量守恒后動能定理子彈A沿水平方向射入水平桌面上的木塊B后，一起壓縮彈簧壓縮到最短。4、子彈-木塊-彈簧①桌面光滑、進(jìn)入過程、子彈和木塊系統(tǒng)動量怎樣？②桌面粗糙、進(jìn)入過程、子彈和木塊系統(tǒng)動量怎樣？內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力（摩擦力）動量守恒③桌面光滑、共速后、子彈和木塊系統(tǒng)動量怎樣？外力（彈簧彈力）不能忽略，動量不守恒，但子彈、木塊、彈簧系統(tǒng)機械能守恒AB子彈射入木塊的過程，時間極短暫，可認(rèn)為彈簧仍保持原長，此瞬間子彈與木塊的摩擦為內(nèi)力，系統(tǒng)合外力為零，系統(tǒng)動量守恒，思想方法：理想模型法，抓住重要因素忽略次要因素子彈沿水平方向射入光滑水平桌面上的木塊A后，一起壓縮彈簧推動木塊B直到彈簧最短。5、子彈-木塊1-彈簧-木塊2（1）子彈和木塊A動量_____，機械能_______.ABABAB處理方法：彈簧長度不變，B木塊未動1.對象2.過程3.外力（1）子彈和木塊A動量________，機械能_______.（2）子彈、木塊A、木塊B和彈簧動量______，機械能_______.守恒守恒不守恒不守恒不守恒守恒斜面置于光滑水平面上，木塊沿光滑斜面滑下，則木塊與斜面組成的系統(tǒng)受到幾個作用力？哪些力是內(nèi)力？哪些是外力？系統(tǒng)動量守恒嗎？豎直方向失重：N<(M+m)g系統(tǒng)動量不守恒。NMgmgN1N’1思考：斜面粗糙但地面仍然光滑，系統(tǒng)水平方向動量還守恒嗎？系統(tǒng)水平方向不受外力作用，水平方向動量守恒6、斜面-滑塊思考：在物塊下滑的過程中系統(tǒng)水平方向動量守恒嗎？滑塊和斜面間的摩擦為內(nèi)力，系統(tǒng)水平方向動量守恒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)地敲打下，這輛車人、車系統(tǒng)水平方向不受外力作用，水平方向動量守恒，系統(tǒng)初動量為零，任何一時刻系統(tǒng)動量矢量和必定都為零，當(dāng)錘向左運動，小車就向右運動，大錘向右運動，小車向左運動，鐵錘靜止，小車也靜止，所以在水平面上左、右往返運動．車不會持續(xù)地向右駛?cè)?7、鐵錘-小車A.左右來回運動B.向左運動C.向右運動D.靜止不動實驗驗證例題2、如圖所示,氣球與繩梯的質(zhì)量為M,氣球的繩梯上站著一個質(zhì)量為m的人,原來整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),若空氣阻力不計,當(dāng)人沿繩梯相對地面向上爬時,對于整個系統(tǒng)來說動量是否守恒?為什么?人、氣球系統(tǒng)靜止時，重力平衡浮力，合外力為零，人向上爬行時，相互作用內(nèi)力變化，重力浮力未變，系統(tǒng)動量守恒，任何一時刻系統(tǒng)動量矢量和必定都為零，當(dāng)人向上運動，氣球就向下運動。8、人-氣球【例題1】在光滑水平面上有甲、乙兩小球，它們的質(zhì)量分別為1kg和4kg，甲球以10m/s的速度向左運動，乙球以5m/s的速度向右運動，兩球發(fā)生正碰后，乙球以1m/s的速度繼續(xù)向右運動。求：（1）甲球碰撞后的速度（2）甲、乙兩球各自受到的沖量相向守恒相向運動碰撞時，一般以系統(tǒng)動量方向（較大動量方向）為正方向答案：（1）6m/s（2）16NS;-16NS五、動量守恒的計算【例題2】如圖所示，質(zhì)量為0.5kg的小球在離車底面高度20m處以一定的初速度向左平拋，落在以7.5m/s的速度沿光滑的水平面向右勻速行駛的敞篷小車中，小車的底面上涂有一層油泥，車與油泥的總質(zhì)量為4kg，若小球在落在車的底面前瞬間的速度是25m/s，則當(dāng)小球和小車相對靜止時，小車的速度是(g＝10m/s2)(

)A.5m/s B.4m/sC.8.5m/s D.9.5m/sA方向守恒只在水平方向守恒時，系統(tǒng)豎直方向都有超失重，即豎直方向合力不為零【例題3】粗糙的水平地面上靜止一質(zhì)量為M的木塊，一質(zhì)量為m的子彈以初速度大小為v0沿水平方向射入木塊，并未擊穿，已知地面的動摩擦因數(shù)為μ，求：（1）木塊的最大速度（2）木塊在地面上滑行的位移子彈木塊處理方法：（1）子彈進(jìn)入瞬間，木塊認(rèn)為不動，系統(tǒng)機械能不守恒，動量守恒。（2）一起減速滑行，系統(tǒng)動量不守恒，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。

近似守恒答案：（1）mv0/(m+M)（2）(mv0)2/2μ(M+m)2g【例題1】一玩具機器人手持一小球站在一輛靜止在光滑水平面上的小車上。小車和玩具機器人的總質(zhì)量為4kg，小球質(zhì)量為2kg。（1）當(dāng)機器人以相對地面為2m/s的速度水平向右拋出小球，求拋出小球后小車的速度（2）當(dāng)機器人以相對小車為2m/s的速度水平向右拋出小球，求拋出小球后小車的速度v答案：（1）-1m/s,方向水平向左

（2）-0.67m/s,方向水平向左（1）動量守恒式中的速度都是相對地面的速度，要統(tǒng)一參考系。（2）VA對B=VA對地-VB對地（3）反沖模型問題中，立式求解時轉(zhuǎn)移式方向易出錯，宜用守恒式守恒中的參考系問題1.在列車編組站里，一輛質(zhì)量為1.8×104kg的貨車在平直軌道上以2m/s的速度運動，碰上一輛質(zhì)量為2.2×104kg的靜止貨車，它們碰撞后結(jié)合在一起繼續(xù)運動。求貨車碰撞后的運動速度。典例分析思維引導(dǎo)①

研究對象：運動的貨車與靜止的貨車組成的系統(tǒng)。（該系統(tǒng)的動量是否守恒？為什么？）②

研究過程：可以將碰前定為初狀態(tài)，碰后一起運動定為末狀態(tài)。③

定正方向：選取運動貨車的初速度方向為正，分別表示碰前和碰后系統(tǒng)的速度。（對地速度）④

列式求解：根據(jù)系統(tǒng)的動量守恒列出方程，等號左邊為初動量，右邊為末動量。解：兩輛貨車碰撞過程中由于內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，系統(tǒng)動量守恒。以貨車運動方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律p＝p′有：m1v1=(m1+m2)v代入數(shù)據(jù)解得：v=0.9m/s因此說明兩車結(jié)合之后仍然向正方向運動。典例分析

2.一枚在空中飛行的火箭質(zhì)量為m，在某時刻的速度為v，方向水平，燃料即將耗盡。此時，火箭突然炸裂成兩塊，其中質(zhì)量為m1的一塊沿著與v相反的方向飛去，速度為v1。求炸裂后另一塊的速度v2。典例分析思維引導(dǎo)①

研究對象：②

研究過程和系統(tǒng)初、末動量：④

規(guī)定正方向，列式