高中物理 第3节 动量守恒定律课件 新人教版选修35.ppt

第十六章动量守恒定律第3节动量守恒定律 栏目链接 栏目链接 栏目链接 1 系统 碰撞问题的研究对象不是一个物体 而是两个或两个以上的物体 我们说这两个物体组成了一个力学系统 2 内力 系统内物体之间的相互作用力 3 外力 除系统内物体之间的相互作用力之外的其他力叫作外力 4 动量守恒定律 1 内容 如果一个系统不受外力 或者 这个系统的总动量保持不变 栏目链接 所受外力的矢量和为零 栏目链接 p1 p2 m1v1 m2v2 动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一 它既适用于宏观 低速物体 也适用于 物体 5 动量守恒定律的普适性 1 动量守恒定律只涉及过程的 两个状态 与物体相互作用过程的细节 可简化问题 2 近代物理中的 领域 牛顿运动定律不适用 动量守恒定律 3 电磁波也具有动量 它与粒子的相互作用 动量守恒定律 栏目链接 微观 高速 始末 无关 高速 微观 仍适用 遵守 栏目链接 1动量守恒定律 栏目链接 1 系统 内力和外力 1 系统 有相互作用的两个 或两个以上 的物体通常称为系统 2 内力和外力 系统中各物体之间的相互作用力叫内力 系统外部其他物体对系统的作用力叫外力 栏目链接 栏目链接 数学表达式 p p 在一维情况下 对由a b两物体组成的系统有 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 2 动量守恒定律的条件 系统内的任何物体都不受外力作用 这是一种理想化的情形 如天空中两星球的碰撞 微观粒子间的碰撞都可视为这种情形 系统虽然受到了外力的作用 但所受合外力都为零 栏目链接 像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形 两物体所受的重力和支持力的合力为零 系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时 系统的总动量近似守恒 抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间 火药的内力远大于其重力 重力完全可以忽略不计 动量近似守恒 两节火车车厢在铁轨上相碰时 在碰撞瞬间 车厢的作用力远大于铁轨给车厢的摩擦力 动量近似守恒 系统所受的合外力不为零 即f外 0 但在某一方向上 栏目链接 合外力为零 fx 0或fy 0 则系统在该方向上动量守恒 注 m1 m2分别是a b两物体的质量 v1 v2分别是它们相互作用前的速度 v1 v2 分别是它们相互作用后的速度 动量守恒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 若物体a的动量增加 pa 物体b的动量减少 pb 则 pa pb 栏目链接 动量守恒指整个作用过程中总动量没有变化 不是两个状态动量相等 3 对动量守恒定律的理解 研究对象 牛顿第二定律 动量定理的研究对象一般为单个物体 而动量守恒定律的研究对象则为两个或两个以上相互作用的物体所组成的系统 研究阶段 动量守恒是对研究系统的某过程而言 所以研究这类问题时要特别注意分析哪一阶段是守恒阶段 栏目链接 动量守恒的条件是系统不受外力或所受的合外力是零 这就意味着一旦系统所受的合外力不为零 系统的总动量将发生变化 所以 合外力才是系统动量发生改变的原因 系统的内力只能影响系统内各物体的动量 但不会影响系统的总动量 动量守恒指的是总动量在相互作用的过程中时刻守恒 而不是只有始末状态才守恒 实际列方程时 可在这守恒的无数个状态中任选两个状态来列方程 系统动量守恒定律的三性 栏目链接 a 矢量性 公式中的v1 v2 v1 和v2 都是矢量 只有它们在同一直线上时 并先选定正方向 确定各速度的正 负 表示方向 后 才能用代数方程运算 这点要特别注意 b 参考系的同一性 速度具有相对性 公式中的v1 v2 v1 和v2 均应对同一参考系而言 一般取对地的速度 c 状态的同一性 相互作用前的总动量 这个 前 是指相互作用前的某一时刻 所以v1 v2均是此时刻的瞬时速度 同理v1 v2 应是相互作用后的同一时刻的瞬时速度 栏目链接 a 矢量性 公式中的v1 v2 v1 和v2 都是矢量 只有它们在同一直线上时 并先选定正方向 确定各速度的正 负 表示方向 后 才能用代数方程运算 这点要特别注意 b 参考系的同一性 速度具有相对性 公式中的v1 v2 v1 和v2 均应对同一参考系而言 一般取对地的速度 c 状态的同一性 相互作用前的总动量 这个 前 是指相互作用前的某一时刻 所以v1 v2均是此时刻的瞬时速度 同理v1 v2 应是相互作用后的同一时刻的瞬时速度 栏目链接 栏目链接 分析 当两手同时放开时 系统的合外力为零 所以系统的动量守恒 先放开左手 左边的小车就向左运动 当再放开右手后 系统所受合外力为零 故系统的动量守恒 且开始时总动量方向向左 放开右手后总动量方向也向左 解析 当两手同时放开时 系统的合外力为零 所以系统的动量守恒 又因为开始时总动量为零 故系统总动量始终为零 选项a正确 先放开左手 左边的小车就向左运动 当再放开右手后 系统所 栏目链接 受合外力为零 故系统的动量守恒 且开始时总动量方向向左 放开右手后总动量方向也向左 故选项b错而c d正确 综合上述分析可知选项a c d正确 选b 名师点评 本题主要考查了动量守恒定律的直接应用 难度不大 属于基础题 合外力为0是判断动量守恒的依据 变式迁移 栏目链接 变式迁移 栏目链接 c 若a b受到的摩擦力大小相等 a b组成的系统动量守恒d 若a b受到的摩擦力大小相等 a b c组成的系统动量守恒 变式迁移 栏目链接 解析 如果a b与平板车上表面的动摩擦因数相同 弹簧释放后a b分别相对小车向左 向右滑动 它们所受摩擦力fa向右 fb向左 由于ma mb 3 2 所以fa fb 3 2 则a b所组成的系统所受合外力不为零 故其动量不守恒 对a b c组成的系统 a b与c间的摩擦力为内力 该系统所受合外力为零 故该系统的动量守恒 若a b所受摩擦力大小相等 则a b组成系统的合外力为零 故其动量守恒 答案 a 1 确定所研究的物体系 动量守恒定律是以两个或两个以上相互作用的物体系为研究对象 并分析此物体系是否满足动量守恒的条件 即这个物体系是否受外力作用 或合外力是否为零 或近似为零 显然动量守恒的物体系 其内力 即系统内物体间的相互作用力 仍然存在 这些相互作用的内力 使每个物体的动量变化 但这个物体系的总动量守恒 栏目链接 2动量守恒定律的应用方法 栏目链接 2 建立坐标系 选定方向 如果所研究的物体系中每个物体的动量都在同一直线上 则需选定某方向为正方向 以判断每个速度的正负 如果这些动量不是在同一直线上 则必须建立一个直角坐标系 并把各个速度进行正交分解 此时 只要某一个方向上 x方向或y方向 系统不受外力或合外力为零时 则有 m1v1x m2v2x m1v1x m2v2x m1v1y m2v2y m1v1y m2v2y 栏目链接 3 确定参考系 如果所研究的物体系中的物体在做相对运动 此时应特别注意选定某一静止或匀速直线运动的物体作为参考系 定律中各项动量都必须是对同一参考系的速度 一般选地球为参考系 4 列方程 求解作答 按以上方法正确地确定相互作用前后速度的正负和大小后 列出正确的方程 即 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 保持方程两边单位一致的前提下 代入数据进行求解作答 栏目链接 例2 2014 福建卷 一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置 由控制系统使箭体与卫星分离 已知前部分的卫星质量为m1 后部分的箭体质量为m2 分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行 若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化 则分离后卫星的速率v1为 a v0 v2b v0 v2c v0 v2d v0 v0 v2 栏目链接 栏目链接 名师点评 解决本题的