高中物理(新教材)選修1課件5：1 3 動量守恒定律 人教版

第一章動量守恒定律3動量守恒定律動量守恒定律，是最早發(fā)現(xiàn)的一條守恒定律，它淵源于十六、七世紀西歐的哲學(xué)思想。歷史上，笛卡兒、惠更斯、牛頓等人先后研究過碰撞等問題，建立并完善了動量概念，提出了動量守恒規(guī)律。笛卡兒曾提出“運動量”是由“物質(zhì)”的多少和“速度”的乘積決定的?；莞乖ㄟ^碰撞實驗研究碰撞現(xiàn)象(如圖)，由此他提出“兩個物體所具有的運動量在碰撞中可以增加或減少，但是它們的量值在同一個方向上的總和保持不變”，他明確指出了動量的方向性和守恒性。牛頓采用質(zhì)量與速度的乘積定義動量，更加清晰地表述了動量的方向性及其守恒規(guī)律。新課導(dǎo)入如圖中在光滑水平桌面上做勻速運動的兩個物體A，B，當B追上A時發(fā)生碰撞。碰撞后A、B的速度分別是v1′和v2′。碰撞過程中A所受B對它的作用力是F1，B所受A對它的作用力是F2。碰撞時，兩物體之間力的作用時間很短，用Δt表示。（1）碰撞過程中B對A的沖量解析：A所受B對它的作用力是F1，根據(jù)動量定理：F1Δt=m1v1′—m1v1一、動量守恒定律的推導(dǎo)課堂探究（2）碰撞過程中A對B的沖量解析：B所受A對它的作用力是F2，根據(jù)動量定理：

F2Δt＝m2v2′－m2v2解析：根據(jù)牛頓第三定律F1＝－F2（3）A、B碰撞過程中遵從什么規(guī)律？m1v1′－m1v1＝－（m2v2′－m2v2）m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2p1′+p2′＝p1+p2

兩物體碰撞后的動量之和等于碰撞前的動量之和，并且該關(guān)系式對過程中的任意兩時刻的狀態(tài)都適用。碰撞前后滿足動量之和不變的兩個物體的受力情況是怎樣的呢？思考（一）幾個概念：系統(tǒng)、內(nèi)力和外力1.系統(tǒng)：把由兩個（或多個）相互作用的物體構(gòu)成的整體叫作一個力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。2.內(nèi)力、外力：系統(tǒng)中，物體間的相互作用力叫做內(nèi)力；系統(tǒng)以外的物體對系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力叫做外力。二、動量守恒定律在冰壺比賽中，一只冰壺撞擊另一只冰壺后，兩只冰壺的運動狀態(tài)都將發(fā)生變化，這種碰撞類運動有什么規(guī)律？思考1.內(nèi)容：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。（二）動量守恒定律2.表達式：(1)p＝p′，系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p′(2)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)，作用前的動量和等于作用后的動量和。(3)Δp1＝－Δp2，相互作用的兩個物體動量的增量等大反向。(4)Δp＝0，系統(tǒng)總動量的增量為零。3.守恒條件：(1)理想守恒：系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零，則系統(tǒng)動量守恒。(2)近似守恒：系統(tǒng)受到的合外力不為零，但當內(nèi)力遠大于外力時，系統(tǒng)的動量可近似看成守恒。(3)某方向守恒：系統(tǒng)在某個方向上所受合外力為零時，系統(tǒng)在該方向上動量守恒。3.守恒條件：(1)理想守恒：系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零，則系統(tǒng)動量守恒。(2)近似守恒：系統(tǒng)受到的合外力不為零，但當內(nèi)力遠大于外力時，系統(tǒng)的動量可近似看成守恒。(3)某方向守恒：系統(tǒng)在某個方向上所受合外力為零時，系統(tǒng)在該方向上動量守恒。例1.把一支槍水平地固定在小車上，小車放在光滑的水平地面上，槍發(fā)射出子彈時，下列關(guān)于槍、子彈和車的說法正確的是()A．槍和子彈組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒B．槍和車組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒C．若忽略子彈和槍管之間的摩擦,槍、車和子彈組成的系統(tǒng)水平方向動量才近似守恒D．槍、子彈和車組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒典例精析(1)題中涉及哪幾個系統(tǒng)？槍和子彈組成的系統(tǒng)；槍和車組成的系統(tǒng)；槍、子彈和車三者組成的系統(tǒng)。(2)試分析各系統(tǒng)在豎直方向的受力情況。三個系統(tǒng)在豎直方向所受合外力均為零。(3)試分析各系統(tǒng)在水平方向的受力情況。車對槍和子彈組成的系統(tǒng)有水平外力；子彈對槍和車組成的系統(tǒng)有水平外力；槍、子彈和車三者組成的系統(tǒng)在水平方向不受外力作用。D例2.(多選)兩位同學(xué)穿旱冰鞋，面對面站立不動，互推后向相反的方向運動，不計摩擦阻力，下列判斷正確的是 (

)A.互推后兩同學(xué)總動量增加B.互推后兩同學(xué)動量大小相等，方向相反C.分離時質(zhì)量大的同學(xué)的速度小一些D.互推過程中動量守恒BCD例3.如圖，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的靜止的貨車，它們碰撞后結(jié)合在一起繼續(xù)運動。求貨車碰撞后運動的速度。解：碰撞過程中內(nèi)力遠大于外力，兩貨車組成的系統(tǒng)動量守恒。以v0方向為正。設(shè)m＝1.8×104kg，M＝2.2×104kgmv0＝(m＋M)v解得v＝0.9m/s應(yīng)用動量守恒定律解題的一般步驟：(1)明確研究對象：將要發(fā)生相互作用的物體視為系統(tǒng)。(2)進行受力分析，運動過程分析：確定系統(tǒng)動量在研究過程中是否守恒。(3)規(guī)定正方向，確定初、末狀態(tài)動量：一般來說，系統(tǒng)內(nèi)的物體將要發(fā)生相互作用，和相互作用結(jié)束，即為作用過程的始末狀態(tài)。(4)列動量守恒方程及相應(yīng)輔助方程，求解作答?？偨Y(jié)提升三、動量守恒定律的普適性牛頓第二定律與動量守恒定律的比較：1.用牛頓運動定律解決問題要涉及整個過程中的力；動量守恒定律只涉及過程始末兩個狀態(tài)，與過程中力的細節(jié)無關(guān)。這樣，問題往往能大大簡化。2.牛頓運動定律適用于宏觀低速運動的物體；動量守恒定律普遍適用。三、動量守恒定律的普適性牛頓第二定律與動量守恒定律的比較：1.用牛頓運動定律解決問題要涉及整個過程中的力；動量守恒定律只涉及過程始末兩個狀態(tài)，與過程中力的細節(jié)無關(guān)。這樣，問題往往能大大簡化。2.牛頓運動定律適用于宏觀低速運動的物體；動量守恒定律普遍適用。1．(多選)關(guān)于動量守恒的條件，下面說法正確的是()A．只要系統(tǒng)內(nèi)有摩擦力，動量就不可能守恒B．只要系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動量就守恒C．系統(tǒng)加速度為零，系統(tǒng)動量一定守恒D．只要系統(tǒng)所受合外力不為零，則系統(tǒng)在任何方向上動量都不可能守恒解析：動量守恒的條件是系統(tǒng)所受合外力為零，與系統(tǒng)內(nèi)有無摩擦力無關(guān)，選項A錯誤、B正確．系統(tǒng)加速度為零時，根據(jù)牛頓第二定律可得系統(tǒng)所受合外力為零，所以此時系統(tǒng)動量守恒，選項C正確．系統(tǒng)合外力不為零時，在某方向上合外力可能為零，此時在該方向上系統(tǒng)動量守恒，選項D錯誤．BC隨堂演練2.下列情形中,兩物體組成的系統(tǒng)滿足動量守恒條件的是()A.用鐵錘打擊放在鐵砧上的鐵塊,打擊過程中,鐵錘和鐵塊的總動量B.子彈水平穿過放在光滑桌面上的木塊的過程中,子彈和木塊的總動量C.子彈水平穿過墻壁的過程中,子彈和墻壁的總動量D.棒擊壘球的過程中,棒和壘球的總動量解析:

A中鐵錘和鐵塊組成的系統(tǒng)所受合力不為0.C中墻壁受地面的作用力.D中棒受人手的作用力.以上三種情形中,系統(tǒng)所受合力均不為0,不符合動量守恒的條件.B3.如圖所示,游樂場上,兩位同學(xué)各駕駛著一輛碰碰車迎面相撞,此后,兩車共同運動.設(shè)甲同學(xué)和她的車的總質(zhì)量為m1=150kg,碰撞前向右運動,速度的大小為4.5m/s,乙同學(xué)和他的車的總質(zhì)量為m2=200kg,碰撞前向左運動,速度的大小為4.25m/s.若取向右為正方向,則碰撞后兩車共同運動的速度為

m/s.甲乙

-0.54．冬季雨雪天氣時，公路上容易發(fā)生交通事故。在結(jié)冰的公路上，一輛質(zhì)量為1.8×103kg的輕型貨車尾隨另一輛質(zhì)量為1.2×103kg的轎車同向行駛，因貨車未及時剎車而發(fā)生追尾(即碰撞，如圖所示)。若追尾前瞬間貨車速度大小為36km/h，轎車速度大小為18km/h，剛追尾后兩車視為緊靠在一起，此時兩車的速度為多大？解：設(shè)貨車質(zhì)量為m1，轎車質(zhì)量為m2，碰撞前貨車速度為v1，轎車速度為v2，碰撞后兩車速度為v。選定兩車碰撞前的速度方向為正方向。由題意可知，m1＝1.8×103kg，m2＝1.2×103kg，v1＝36km/h，v2＝18km/h。由動量守恒定律得m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v，解得所以，剛追尾后兩車的速度大小為28.8km/h。備用工具&資料3.如圖所示,游樂場上,兩位同學(xué)各駕駛著一輛碰碰車迎面相撞,此后,兩車共同運動.設(shè)甲同學(xué)和她的車的總質(zhì)量為m1=150kg,碰撞前向右運動,速度的大小為4.5m/s,乙同學(xué)和他的車的總質(zhì)量為m2=200kg,碰撞前向左運動,速度的大小為4.25m/s.若取向右為正方向,則碰撞后兩車共同運動的速度為

m/s.甲乙

-0.51．(多選)關(guān)于動量守恒的條件，下面說法正確的是()A．只要系統(tǒng)內(nèi)有摩擦力，動量就不可能守恒B．只要系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動量就守恒C．系統(tǒng)加速度為零，系統(tǒng)動量一定守恒D．只要系統(tǒng)所受合外力不為零，則系統(tǒng)在任何方向上動量都不可能守恒解析：動量守恒的條件是系統(tǒng)所受合外力為零，與系統(tǒng)內(nèi)有無摩擦力無關(guān)，選項A錯誤、B正確．系統(tǒng)加速度為零時，根據(jù)牛頓第二定律可得系統(tǒng)所受合外力為零，所以此時系統(tǒng)動量守恒，選項C正確．系統(tǒng)合外力不為零時，在某方向上合外力可能為零，此時在該方向上系統(tǒng)動量守恒，選項D錯誤．BC隨堂演練如圖中在光滑水平桌面上做勻速運動的兩個物體A，B，當B追上A時發(fā)生碰撞。碰撞后A、B的速度分別是v1′和v2′。碰撞過程中A所受B對它的作用力是F1，B所受A對它的作用力是F2。碰撞時，兩物體之間力的作用時間很短，用Δt表示。（1）碰撞過程中B對A的沖量解析：A所受B對它的作用力是F1，根據(jù)動量定理：F1Δt=m1v1′—m1v1一、動量守恒定律的推導(dǎo)課堂探究（2）碰撞過程中A對B的沖量解析：B所受A對它的作用力是F2，根據(jù)動量定理：

F2Δt＝m2v2′－m2v2解析：根據(jù)牛頓第三定律F1＝－F2（3）A、B碰撞過程中遵從什么規(guī)律？m1v1′－m1v1＝－（m2v2′－m2v2）m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2p1′+p2′＝p1+