高中物理 1.2 探究动量守恒定律精品课件 沪科版选修35.ppt

1 2探究动量守恒定律 核心要点突破 课堂互动讲练 课前自主学案 知能优化训练 1 2 课标定位 学习目标 1 理解系统 内力 外力几个概念 2 理解并掌握动量守恒定律的条件 内容及表达式的意义 重点难点 推导动量守恒定律 会应用动量守恒定律分析计算有关问题 课标定位 课前自主学案 一 探究物体碰撞时动量的变化规律1 实验探究需要进行哪些步骤 1 猜想与假设 2 制订计划与设计实验 3 进行实验与收集证据 4 分析与论征 5 评估 6 交流与合作 2 在制订计划与设计方案中 计划使用气垫导轨进行实验探究 方案 使滑块甲碰撞静止的滑块乙 碰撞后粘在一起运动 完成该实验需要测量的数据有 滑块甲的 滑块乙的 碰撞前滑块甲的 碰撞后甲 乙共同运动的 质量 质量 速度 速度 二 动量守恒定律1 几个概念 1 系统 几个有 的物体的合称 2 内力 物体间的相互作用力 3 外力 的物体对系统内物体的作用力 相互作用 系统内 系统外 思考感悟1 一个力对某一系统来说是内力 这个力能变成外力吗 提示 能 要看所选择系统 当所选系统发生变化时 这个力可能就变为外力 2 内容如果一个系统 或者 那么这个系统的总动量保持不变 3 守恒条件 1 系统不受外力作用 2 系统受外力作用 但合外力为 4 表达式对两个物体组成的系统 常写成 p1 p2 或m1v1 m2v2 不受外力 所受合外力为零 零 p1 p2 m1v1 m2v2 思考感悟2 两同学在冰面上嬉戏 甲同学想用力将乙同学推开 如图1 2 1所示 结果是两人同时远离 这是为什么呢 提示 在冰面上摩擦力可忽略不计 甲 乙两同学组成的系统动量守恒 相互作用前总动量等于0 相互作用后获得等大反向的动量 图1 2 1 核心要点突破 一 动量守恒定律1 动量守恒的含义 1 动量守恒是指系统的总动量时时刻刻保持不变 也就是说 系统动量守恒时 任意两个时刻的动量都相等 2 只有初 末两个状态的动量相等 相互作用的过程中总动量发生变化的情形不能称之为动量守恒 2 如何判断一个具体的物理过程中动量是否守恒要判断一个具体的物理过程中动量是否守恒 首先要对这一过程进行受力分析 再根据受力情况进行判断 下列情况下 动量守恒定律成立 1 系统不受外力作用 2 系统受外力作用 但外力的矢量和为零 3 系统受外力作用 合外力不为零 但合外力远远小于内力 物体间的相互作用 4 系统受外力作用 合外力不为零 但在某一方向上遵守上述条件 则系统在这一方向上动量守恒 特别提醒 系统是否满足动量守恒的条件是应用动量守恒定律的关键 即时应用 即时突破 小试牛刀 如图1 2 2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 若以两车及弹簧组成的系统为研究对象 则下列说法中正确的是 图1 2 2 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 此后总动量不守恒c 先放开左手 后放开右手 此后总动量向左d 无论先放开左手 还是先放开右手 待两手都放开后 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 选acd 两手同时放开 两车受到的合外力始终为零 且初始总动量为零 满足动量守恒条件 故系统总动量始终为零 a正确 先放开左手 那么总动量将不为零 左车获得速度 但后放开右手后 系统所受合力为零 满足守恒条件 总动量守恒但不为零 b错误 由于左车先有动量 右车开始为零 因而总动量向左 c对 若考虑两手都放开后两车的运动情况 那么两车的总动量一定守恒 因为两手放开后 两车组成的系统所受合外力一定为零 若两手同时放开 则系统总动量一定为零 若两手不同时放开 则系统总动量不为零 故d正确 二 应用动量守恒定律注意的问题1 系统性动量守恒定律描述的对象是由两个以上的物体构成的系统 因此研究的对象具有系统性 在运用动量守恒定律列式时 等号左右必须针对同一系统 若在作用前后丢失任何一部分 在解题时都会得出错误的结论 2 矢量性动量守恒定律的表达式是矢量方程 对于系统内各物体相互作用前后均在同一直线上运动的问题 应首先选定正方向 凡与正方向相同的动量取正值 反之取负值 对于方向未知的动量一般先假设为正值 根据求得的结果再判断假设的真伪 3 同时性动量守恒定律方程两边的动量分别是系统在初 末态的总动量 初态动量中的速度都应该是互相作用前同一时刻的瞬时速度 末态动量中的速度都必须是相互作用后同一时刻的瞬时速度 4 相对性由于动量的大小与参考系的选取有关 因此应用动量守恒定律时 各物体的速度必须是相对于同一参考系的速度 一般以地面为参考系 特别提醒 运用动量守恒定律解题时 所列方程中的速度或位移必须是相对同一参考系 一般取地面为参考系 如果题目中给出的速度或位移不是相对同一参考系 则必须先将它们转化为相对同一参考系 然后再列方程求解 课堂互动讲练 某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验 在小车a的前端粘有橡皮泥 推动小车a使之做匀速运动 然后与原来静止在前方的小车b相碰并粘成一体 续继做匀速直线运动 他设计的具体装置如图1 2 3所示 在小车a后连着纸带 电磁打点计时器电源频率为50hz 长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力 图1 2 3 图1 2 4 1 若已得到打点纸带如图1 2 4所示 测得各计数点间距离并标在图上 a为运动起始的第一点 则应选 段计算a碰撞前的速度 应选 段来计算a和b碰后的共同速度 选填 ab bc cd 或 de 2 已测得小车a的质量ma 0 40kg 小车b的质量mb 0 20kg 由以上测量结果可得 碰前mava mbvb kg m s 碰后mava mbvb kg m s 3 通过以上实验及计算结果 你能得出什么结论 思路点拨 根据碰撞前 后匀速运动的特点确定其速度大小和方向 然后分析处理数值得出结论 精讲精析 1 小车a碰前做匀速直线运动 打出纸带上的点应该是间距均匀的 故计算小车碰前速度应选bc段 cd段上所打出的点由稀变密 可见在cd段a b两小车相互碰撞 a b碰撞后一起做匀速直线运动 所打出的点又是间距均匀的 故应选de段计算碰后的速度 答案 1 bcde 2 0 420 417 3 误差范围内 系统的质量与速度乘积之和不变 规律总结 探究动量守恒定律的实验方法很多 但其关键点是物体相互作用前 后速度的确定 把一支枪水平地固定在小车上 小车放在光滑的水平地面上 枪发射出子弹时 关于枪 子弹和车的下列说法中正确的是 a 枪和子弹组成的系统动量守恒b 枪和车组成的系统动量守恒c 若忽略不计子弹和枪筒之间的摩擦 枪 车和子弹组成系统的动量才近似守恒d 枪 子弹和车组成的系统动量守恒 思路点拨 在使用动量守恒定律时 一定要注意守恒的条件 不要盲目使用 注意选好研究对象及其作用的方向 也许整个系统动量不守恒 但在某一个方向上动量是守恒的 精讲精析 枪发射子弹的过程中 它们的相互作用力是火药的爆炸力和子弹在枪管中运动时与枪管间的摩擦力 枪和车一起在水平地面上做变速运动 枪和车之间也有作用力 如果选取枪和子弹为系统 则车给枪的力为外力 选项a错 如果选取枪和车为系统 则子弹对枪的作用力为外力 选项b错 如果选车 枪和子弹为系统 爆炸力和子弹与枪管间的摩擦力均为内力 并不存在忽略的问题 系统在水平方向上不受外力 整体遵守动量守恒的条件 故选项c错 d对 答案 d 规律总结 1 动量守恒的条件是系统不受外力或所受合外力为零 因此在判断系统动量是否守恒时一定要分清内力和外力 2 在同一物理过程中 系统的动量是否守恒 与系统的选取密切相关 因此 在运用动量守恒定律解题时 一定要明确在哪一过程中哪些物体组成的系统动量是守恒的 如图1 2 5所示 设车厢长为l 质量为m 静止在光滑水平面上 车厢内有一质量为m的物体 以速度v0向右运动 与车厢壁来回碰撞n次后 静止于车厢中 这时车厢的速度为 图1 2 5 思路点拨 确定研究系统 车厢和物体 分析系统受力情