高中物理 第16章 第3节 动量守恒定律课件 新人教版选修35.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 5 动量守恒定律 第十六章 第三节动量守恒定律 第十六章 有两位同学原来静止在滑冰场上 不论谁推谁一下 如图 两个人都会向相反方向滑去 他们的动量都发生了变化 两个人本来都没有动量 现在都有了动量 他们的动量变化服从什么规律呢 现在来探究这个规律 1 系统相互作用的两个或几个物体组成一个力学 2 内力系统 物体间的相互作用力 3 外力系统 的物体对系统 的物体的作用力 系统 内力和外力 系统 内部 以外 以内 1 内容如果一个系统不受 或者所受 的矢量和为零 这个系统的总动量保持不变 2 表达式对两个物体组成的系统 常写成 p1 p2 或m1v1 m2v2 3 适用条件系统不受 或者所受 之和为零 动量守恒定律 外力 外力 m1v1 m2v2 p1 p2 外力 外力 动量守恒定律是一个独立的实验规律 它适用于目前为止物理学研究的 领域 动量守恒定律的普适性 一切 一 对动量守恒定律的理解1 研究对象相互作用的物体组成的系统 2 对系统 总动量保持不变 的理解 1 系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等 不能误认为只是初 末两个状态的总动量相等 2 系统的总动量保持不变 但系统内每个物体的动量可能都在不断变化 3 系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和 总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变 4 动量守恒定律的 五性 1 条件性 动量守恒定律是有条件的 应用时一定要首先判断系统是否满足守恒条件 a 系统不受外力作用 这是一种理想化的情形 如宇宙中两星球的碰撞 微观粒子间的碰撞都可视为这种情形 b 系统虽然受到了外力的作用 但所受外力的和 即合外力为零 象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 c 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 弹片所受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 d 系统所受的合外力不为零 即f外 0 但在某一方向上合外力为零 fx 0或fy 0 则系统在该方向上动量守恒 e 系统受外力 但在某一方向上内力远大于外力 也可认为在这一方向上系统的动量守恒 2 矢量性 定律的表达式是一个矢量式 a 该式说明系统的总动量在任意两个时刻不仅大小相等 而且方向也相同 b 在求系统的总动量p p1 p2 时 要按矢量运算法则计算 3 相对性 动量守恒定律中 系统中各物体在相互作用前后的动量 必须相对于同一惯性系 各物体的速度通常均为相对于地的速度 4 同时性 动量守恒定律中p1 p2 必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量 p1 p2 必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量 5 普适性 动量守恒定律不仅适用于两个物体组成的系统 也适用于多个物体组成的系统 不仅适用于宏观物体组成的系统 也适用于微观粒子组成的系统 特别提醒 1 分析动量守恒时要着眼于系统 要在不同的方向上研究系统所受外力的矢量和 2 要深刻理解动量守恒的条件 3 系统动量严格守恒的情况是很少的 在分析守恒条件是否满足时 要注意对实际过程的理想化 在光滑的水平面上有一辆平板车 一个人站在车上用大锤敲打车的左端 如图所示 在连续的敲打下 这辆车能持续地向右运动吗 说明理由 答案 当把锤头打下去时 锤头向右摆动 系统总动量要为零 车就向左运动 举起锤头时 锤头向左运动 车就向右运动 用锤头连续敲击时 车只是左右运动 一旦锤头不动 车就会停下来 所以车不能持续向右运动 二 应用动量守恒定律解题的基本步骤1 分析题意 合理地选取研究对象 明确系统是由哪几个物体组成的 2 分析系统的受力情况 分清内力和外力 判断系统的动量是否守恒 3 确定所研究的作用过程 选取的过程应包括系统的已知状态和未知状态 通常为初态到末态的过程 这样才能列出对解题有用的方程 4 对于物体在相互作用前后运动方向都在一条直线上的问题 设定正方向 各物体的动量方向可以用正 负号表示 5 建立动量守恒方程 代入已知量求解 三国演义 草船借箭 中 如图 若草船的质量为m1 每支箭的质量为m 草船以速度v1返回时 对岸士兵万箭齐发 n支箭同时射中草船 箭的速度皆为v 方向与船行方向相同 由此 草船的速度会增加多少 不计水的阻力 如图所示 光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧 两手分别按住小车 使它们静止 对两车及弹簧组成的系统 下列说法中正确的是 a 两手同时放开后 系统总动量始终为零b 先放开左手 后放开右手 此后动量不守恒c 先放开左手 后放开右手 总动量向左 动量是否守恒的判断 d 无论是否同时放手 只要两手都放开后 在弹簧恢复原长的过程中 系统总动量都保持不变 但系统的总动量不一定为零解析 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 系统所受合外力为零 故系统的动量守恒 放开右手时总动量方向向左 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 答案 acd 银川一中2013 2014学年高二下学期期末 如图所示 两木块a b用轻质弹簧连在一起 置于光滑的水平面上 一颗子弹水平射入木块a 并留在其中 在子弹打中木块a及弹簧被压缩的整个过程中 对子弹 两木块和弹簧组成的系统 下列说法中正确的是 a 动量守恒 机械能守恒b 动量守恒 机械能不守恒c 动量不守恒 机械能守恒d 动量 机械能都不守恒答案 b解析 子弹射入木块的过程 动量守恒但机械能不守恒 以后在弹簧压缩的过程中 动量守恒 机械能亦守恒 故选项b正确 银川一中2013 2014学年高二下学期期中 如图所示 木板a质量ma 1kg 足够长的木板b质量mb 4kg 质量为mc 1kg的木块c置于木板b上 水平面光滑 b c之间有摩擦 开始时b c均静止 现使a以v0 12m s的初速度向右运动 与b碰撞后以4m s速度弹回 求 1 b运动过程中的最大速度大小 2 c运动过程中的最大速度大小 动量守恒的应用 解析 1 a与b碰后瞬间 c的运动状态未变 b速度最大 由a b系统动量守恒 取向右为正方向 有 mav0 0 mava mbvb代入数据得 vb 4m s 2 b与c相互作用使b减速 c加速 由于b板足够长 所以b和c能达到相同速度 二者共速后 c速度最大 由b c系统动量守恒 有mbvb 0 mb mc vc代入数据得 vc 3 2m s答案 1 4m s 2 3 2m s 如图所示 在光滑水平面上放置a b两物体 质量均为m 其中b物体带有不计质量的弹簧静止在水平面内 a物体以速度v0向右运动 并压缩弹簧 求 1 弹簧压缩量达到最大时a b两物体的速度va和vb 2 弹簧弹性势能的最大值ep 如图所示 甲 乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏 甲和他的冰车的质量共为m 30kg 乙和他的冰车总质量也是30kg 游戏时 甲推着一个质量为m 15kg的箱子 和他一起以大小为v0 2 0m s的速度滑行 乙以同样大小的速度迎面滑来 为了避免相撞 甲突然将箱子沿冰面推给乙 箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住 若不计冰面的摩擦力 求甲至少要以多大的速度 相对于地面 将箱子推出 才能避免与乙相撞 动量守恒的临界问题 解析 如图所示 在甲推出箱子的过程中 甲和箱子组成的系统动量守恒 乙接到箱子并和乙一起运动的过程中 乙和箱子组成的系统动量也是守恒的 分别选甲 箱子为研究对象 箱子 乙为研究对象求解 要想刚好避免相撞 要求乙抓住箱子后与甲的速度正好相等 设甲推出箱子后的速度为v1 箱子的速度为v 乙抓住箱子后的速度v2 对甲和箱子 推箱子前后动量守恒 以初速度方向为正 由动量守恒定律 m m v0 mv mv1 对乙和箱子 抓住箱子前后动量守恒 以箱子初速方向为正 由动量守恒定律有 mv mv0 m m v2 刚好不相撞的条件是 v1 v2 联立 解得 v 5 2m s 方向与甲和箱子初速的方向一致 答案 5 2m s 方向与甲的初速度方向相同 点评 本题从动量守恒定律的应用角度看并不难 但需对两个物体的运动关系分析清楚 乙和箱子 甲的运动关系如何 才能不相撞 这就需要