辽宁省大连市高中物理 第十六章 动量守恒定律 16.3 研究动量守恒定律（二）课件 新人教版选修35.ppt

巨大的星系团发生碰撞 1 牛顿运动定律 一 任何物体都保持自己的静止或匀速运动状态 直到作用在物体上的外力迫使它改变这种状态为止 2 牛顿运动定律 二 某时刻质点动量对时间的变化率等于该时刻作用在质点上所有合力的矢量和 3 牛顿运动定律 三 作用在同一物体上的力作用力与反作用力沿同一直线 且大小相等 方向相反 4 动量守恒定律一个系统不受外力 或者所受外力的矢量和为零 这个系统的总动量把持不变 第三节研究动量守恒定律 二 1 知识与技能 知道动量守恒定律的内容 掌握动量守恒定律成立的条件 并在具体问题中判断动量是否守恒 学会沿同一直线相互作用的两个物体的动量守恒定律的推导 知道动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一 2 过程与方法 能结合动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律 培养大家的逻辑推理能力 学会用动量守恒定律解释现象 锻炼同学理论联系实际 学以致用的能力 3 情感态度与价值观 通过动量守恒定律的学习 结合上一章机械能守恒定律 进一步掌握物理学的思维方法及研究规律 物理学来源于生产实践 通过实验现象的准确观察 深入思考 抓主主要矛盾抽象概括 形成规律 反过来利用规律指导实践 发现新的规律 理论与实践相辅相成 在掌握客观规律的基础上逐步认识自然 改造自然 重点动量守恒定律及其守恒条件的判定 难点动量守恒定律的矢量性 1 动量守恒定律与牛顿运动定律 2 动量守恒定律的普适性 1 动量守恒定律与牛顿运动定律 动量守恒定律 一个系统不受外力或者所受外力之和为零 这个系统的总动量保持不变 这个结论叫动量守恒定律 p p 系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p p 0 系统总动量增量为0 p p 相互作用的两物体构成的系统 两物体的动量增量大小相等 方向相反 知识回顾 在光滑水平面上做匀速运动的两个小球 质量分别是m1和m2 沿着同一直线向相同的方向运动 速度分别是v1和v2 且v1 v2 经过一段时间后 m2追上了m1 两球发生碰撞 碰撞后的速度分别是v 1和v 2 问 两个小球在碰撞过程中所受到的平均作用力f1和f2有什么关系 写出碰撞过程中小球各自所受到的合外力的冲量和每个小球动量的变化 结合动量定理 推导得到一个什么表达式 第一个小球和第二个小球在碰撞中所受的平均作用力f1和f2是一对相互作用力 大小相等 方向相反 作用在同一直线上 作用在两个物体上 第一个小球受到的冲量是 又f1和f2大小相等 方向相反 第二个小球受到的冲量是 所以 由此得 即 2 动量守恒定律的普适性 既然许多问题可以用牛顿运动定律解决 那么为什么还要研究动量守恒定律 因为 1 用牛顿运动定律要涉及到整个过程的力 力的形式很复杂 有时不能求解 2 动量守恒定律值涉及过程始末两个状态 与过程中力的细节无关 此外 物理研究对象已经扩展 涉及到我们不熟悉的告诉 接近光速 微观 小到分子 原子的尺度 领域 牛顿运动定律不再适应 而动量守恒定律仍然适合 因此 动量适合定律适合于任何一个领域 质量为30kg的小孩以8m s的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车 已知平板车的质量是80kg 求小孩跳上车后他们共同的速度 例题 解 跳上车前系统的总动量 跳上车后系统的总动量 由动量守恒定律有 解得 因此 小孩跳上车后他们共同的速度为 1 动量守恒定律只适用于惯性系 定律中的速度应是对同一惯性系的速度 动量和应是同一时刻的动量之和 2 系统动量守恒 但每个质点的动量可能变化 3 在碰撞 打击 爆炸等相互作用时间极短的过程中 往往可忽略外力 外力与内力相比小很多 近似守恒条件 4 动量守恒可在某一方向上成立 合外力沿某一方向为零 部分守恒条件 5 动量守恒定律在微观高速范围仍适用 是比牛顿定律更普遍的最基本的定律 6 动量恒定律的五个特性 系统性 应用动量守恒定律时 应明确研究对象是一个至少由两个相互作用的物体组成的系统 同时应确保整个系统的初 末状态的质量相等 矢量性 系统在相互作用前后 各物体动量的矢量和保持不变 当各速度在同一直线上时 应选定正方向 将矢量运算简化为代数运算 7 动量守恒的条件 系统不受外力或合外力为零时系统的动量守恒 8 动量守恒定律适用的范围 适用于两个或两个以上物体组成的系统 动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律 对高速或低速运动的物体系统 对宏观或微观系统它都是适用的 同时性 v1 v2 应是作用前同一时刻的速度 v1 v2 应是作用后同 时刻的速度 相对性 列动量守恒的方程时 所有动量都必须相对同一惯性参考系 通常选取地球作参考系 普适性 它不但适用于宏观低速运动的物体 而且还适用于微观高速运动的粒子 它与牛顿运动定律相比 适用范围要广泛得多 又因动量守恒定律不考虑物体间的作用细节 在解决问题上比牛顿运动定律更简捷 2007年理综四川卷181 如图所示 弹簧的一端固定在竖直墙上 质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上 底部与水平面平滑连接 一个质量也为m的小球从槽高h处开始下滑 c a 在以后的运动过程中 小球和槽的动量始终守恒b 在下滑过程中小球和槽之间的相互作用力始终不做功c 被弹簧反弹后 小球和槽都做速率不变的直线运动d 被弹簧反弹后 小球和槽的机械能守恒 小球能回到槽高h处 广东省重点中学06年12月月考检测题162 如图所示 质量分别为ma 0 5kg mb 0 4kg的长板紧挨在一起静止在光滑的水平面上 质量为mc 0 1kg的木块c以初速vc0 10m s滑上a板左端 最后c木块和b板相对静止时的共同速度vcb 1 5m s 求 1 a板最后的速度va 2 c木块刚离开a板时的速度vc 解 c在a上滑动的过程中 a b c组成系统的动量守恒 则 mcvc0 mcvc ma mb va c在b上滑动时 b c组成系统的动量守恒 则 mcvc mbva mc mb vcb 解得va 0 5m s vc 5 5m s 07届广东惠州市第二次调研考试153 一个质量为40kg的小孩站在质量为20kg的平板车上以2m s的速度在光滑的水平面上运动 现小孩沿水平方向向前跳出后 1 若小孩跳出后 平板车停止运动 求小孩跳出时的速度 2 若小孩跳出后 平板车以大小为2m s的速度沿相反方向运动 求小孩跳出时的速度和跳出过程所做的功 解 设小孩沿水平方向向前跳出的速度为v1 1 小孩跳出后 平板车停止运动 根据动量守恒定律得 m m v0 mv1解得 2 小孩跳出后 平板车以大小为v0的速度沿相反方向运动 根据动量守恒定律得 m m v0 mv2 mv0解得 1 放在光滑水平面上的a b两小车中间夹了一压缩轻质弹簧 用两手控制小车处于静止状态 下列说法正确的是 a 两手同时放开 两车的总动量等于零 b 先放开右手 后放开左手 两车的总动量向右 c 先放开右手 后放开左手 两车的总动量向左 d 先放开右手 后放开左手 两车的总动量为零 ab 2 质量为50kg的人以8m s的速度跳上一辆迎面驶来的质量为200kg 速度为4m s的平板车 人跳上车后 车的速度为 a 4 8m sb 3 2m sc 1 6m sd 2m s c 3 在光滑的水平地面上有一辆小车 甲乙两人站在车的中间 甲开始向车头走 同时乙向车尾走 站在地面上的人发现小车向前运动了 这是由于 a 甲的速度比乙的速度小b 甲的质量比乙的质量小c 甲的动量比乙的动量小d 甲的动量比乙的动量大 c 4 如图所示 质量为m的平板车在光滑水平面上以速度v匀速运动 车身足够长 其上表面粗糙 质量为m的小球自高h处由静止下落 与平板车碰撞后 每次上升高度仍为h 每次碰撞过程中 由于摩擦力的冲量不能忽略 小球水平速度逐渐增大 撞击若干次后 小球水平速度不再增大 则平板车的最终速度v是多大 答案 5 两块厚度相同的木块a和b 紧靠着放在光滑的水平面上 其质量分别为ma 2 0kg mb 0 90kg 它们的下底面光滑 上表面粗糙 另有一质量mc 0 10kg的滑块c 可视为质点 以vc 10m s的速度恰好水平地滑a的上表面 如图所示 由于摩擦 滑块最后停在木块b上 b和c的共同速度为0 50m s 1 木块a的最终速度va 2 滑块c离开a时的速度vc 解 1 答 他们各自的动量变化量大小相等 方向相反 总动量仍为零 服从动量守恒定律 2 解 1 运动员做匀速直线运动的加速度为a 3m s2 根据牛顿第二运动定律 运动员受到的水平作用力为f ma 180n 2 由牛顿第三运动定律 运动员对船的水平作用力的大小为180n方向与运动员受到的水平作用力方向相反 3 穿获得的加速度的大小为a f m 1 5m s2 2s末船获得的速度大小为3m s方向与运动员的运动的速度方向相反 4 不考虑水的阻力 运动员和船组成的系统所受外力的适量和为零 总动量守恒 取运动员的方向为正方向根据动量守恒定律有 所以v2 3m s负号表示船的速度方向与运动员的速度方向相反 5 由于运用动量守恒定律解决问题时 只涉及过程始末连个状态 与过程中的细节无关 即使运动员与船的相互作用力是变力 船的速度永远不变 6 根据动量守恒定律 负号表示此时船的速度方向与运动员的速度方向相反 3 答 研究对象时人和平板组成的系统 用锤打车 是人 车系统的内力作用 在光滑水平面上 系统所受外力的合外力的适量和为零 所以系统的总动量守恒 人和车的初动量为零 如果在锤的连续敲打下 平板车能持续向右行驶 则系统的总动量不为零 这违反了动量守恒定律 因此 时不肯能的 根据动量守恒定律 举起锤头的过程 锤头向左运动 车就向右运动 把锤头打下去的过程 锤头向右运动 车就向右运动 用锤头连续敲打时 车只是左右运动 一旦锤头不动 车就停下来 4 解 a向b飞去时