高中物理动量-动量守恒定律选修.ppt

第二节动量动量守恒定律 在物理学中什么叫动量 它的单位是什么 你是怎样理解动量这个概念 是状态量 一 动量 1 概念 在物理学中 物体的质量m和速度v的乘积叫做动量 2 定义式 p mv 3 单位 千克米每秒 符号是kg m s 4 对动量的理解 2 瞬时性 1 矢量性 运算遵循平行四边形定则 3 相对性 物体的动量与参照物的选择有关 阅读教材回答下列问题 讨论一下动量和动能的关系 1 动量和动能都是描述物体运动过程中某一时刻的状态 2 动量是矢量 动能是标量 动量发生变化时 动能不一定发生变化 动能发生变化时 动量一定发生变化 3 定量关系 动量发生变化 速度大小改变方向不变 速度大小不变方向改变 速度大小和方向都改变 动能改变 动能改变 动能不变 试讨论以下几种运动的动量变化情况 物体做匀速直线运动 物体做自由落体运动 物体做平抛运动 物体做匀速圆周运动 动量大小 方向均不变 动量方向不变 大小随时间推移而增大 动量方向时刻改变 大小随时间推移而增大 动量方向时刻改变 大小不变 二 动量的变化1 定义 物体的末动量与初动量之矢量差叫做物体动量的变化 2 表达式 P m v 说明 动量的变化等于末状态动量减初状态的动量 其方向与 v的方向相同 动量的变化也叫动量的增量或动量的改变量 例1 一个质量是0 1kg的钢球 以6m s的速度水平向右运动 碰到一个坚硬物后被弹回 沿着同一直线以6m s的速度水平向左运动 如图 碰撞前后钢球的动量各是多少 碰撞前后钢球的动量变化了多少 3 冲量 物体受到的 与 的乘积叫做这个力的冲量 单位为N s 是一个矢量 用符号I表示 即I Ft 冲量的方向就是力的方向 力 这个力的作用时间 4 动量定理 合外力的冲量等于系统的动量变化量 表达 式为Ft mvt mv0 冲量的方向和动量变化量的方向是同一个方向 也是力的方向 或是加速度的方向 冲量的方向与动量的方向不一定相同 相同 相反 或是成某一个角度 求某一个力的冲量有两种方法 一是用冲量的定义式 I Ft 二是用动量定理I mvt mv0 5 动量定理的应用 对动量定理的理解 a 动量定理给出了状态量动量p和过程量冲量I之间的关系 在合外力为恒力的情况下 用冲量 p Ft来求物体的动量变化量比较方便 在合外力为变力的情况下 用动量变化量的 定义式 p mvt mv0来求物体的动量变化量较为方便 b 动量定理的研究对象可以是一个物体 也可以是几个物体组成的系统 由于系统内力的总冲量一定是零 不会改变系统的总动量 所以对一个系统而言 合外力的冲量等于系统的动量变化 仍然成立 c 如果物体的运动分为几个阶段 既可以分阶段用动量定理 也可以对全过程用动量定理 对全过程而言 把各个阶段的冲量分别计算出来 再求其矢量和 即为物体受到的总冲量 d 对竖直方向的打击和碰撞问题 合外力应该是撞击力和重力的合力 不能随意忽略重力 只有在作用时间极短 撞击力远大于重力时 重力才可以忽略不计 5 F t图象中面积的物理意义 F t图象中的面积代表这个力的冲量 无论力是恒力还是变力 当这个力为合外力时 F t图象中的面积始终代表物体受到的冲量 等于物体的动量变化量 mvt mv0 例2 人从高处跳到低处时 为了安全 一般都让脚尖 先着地 这样做是为了 C A 减小冲量B 减小动量的变化量C 增大与地面的作用时间 从而减小冲力D 增大人对地面的压强 起到安全作用 解析 根据动量定理 F t 脚尖先着地 增加了 脚与地面的作用时间 在动量变化量一定的情况下 脚与地面的作用力变小 起到保护作用 1 动量守恒定律的推导 在光滑的水平地面上 有质量为m1 m2的两小球A B它们分别以速度v1 v2同向运动 且v1 v2 当A追上B时 它们发生碰撞 碰撞后两球的速度发生了变化 A B分别以速度沿着原方向运动 对于A球 对于B球 由牛顿第三定律得 F1 F2 所以有 三 动量守恒定律 卡盟卡盟 MicrosoftOfficePowerPoint 是微软公司的演示文稿软件 用户可以在投影仪或者计算机上进行演示 也可以将演示文稿打印出来 制作成胶片 以便应用到更广泛的领域中 利用MicrosoftOfficePowerPoint不仅可以创建演示文稿 还可以在互联网上召开面对面会议 远程会议或在网上给观众展示演示文稿 MicrosoftOffice 2 内容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 这个结论叫做动量守恒定律 3 表达式 对于由两个物体组成的系统 动量守恒定律的表达式为m1v1 m2v2 m1v 1 m2v 2 4 动量守恒定律的常用表达式 1 p p 或m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 系统作用前的总动量等于作用后的总动量 2 p1 P2或m1 v1 m2 v2 系统内一个物体的动量变化与另一物体的动量变化等大反向 3 p 0 系统总动量的变化量为零 5 动量守恒的条件动量守恒定律成立的条件是 系统不受外力或者所受外力之和为零 在具体应用中分如下几种情况 系统不受外力 系统受外力 但外力的矢量和为零 系统所受外力之和不为零 但系统内物体间相互作用的内力远大于外力 外力相对来说可以忽略不计 因而系统动量近似守恒 系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条 但在某一方向上符合以上三条中的某一条 则系统在这一方向上动量守恒 6 动量守恒定律的 五性 1 矢量性 定律的表达式是一个矢量式 其矢量性表现在 系统的总动量在相互作用前后不仅大小相等 而且方向也相同 在求初 末状态系统的总动量p p1 p2 和p p1 p2 时 要按矢量运算法则计算 如果各物体动量的方向在同一直线上 要选取一正方向 将矢量运算转化为代数运算 计算时切不可丢掉表示方向的正 负号 2 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对地的速度 3 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 系统不受外力或所受外力的矢量和为零 系统的动量守恒 系统受外力 但在某一方向上合外力为零 则系统在这一方向上动量守恒 系统受外力 但内力远大于外力 也可认为系统的动量守恒 如碰撞 爆炸等 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 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 7 应用动量守恒定律的解题步骤 1 确定相互作用的系统为研究对象 2 分析研究对象所受的外力 3 判断系统是否符合动量守恒条件 4 规定正方向 确定初 末状态动量的正 负号 5 根据动量守恒定律列式求解 小结 动量守恒定律 基本概念 动量守恒定律 系统 由相互作用的物体组成内力 系统中各物体间的相互作用力外力 外部其他物体对系统的作用力 内容 一个系统不受外力或外力之和为零 系统的总动量保持不变 表达式 条件 系统不受外力或所受外力之和为零 1 小到微观粒子 大到天体2 不仅适用于低速运动 也适用于高速运动 适应范围 例3 如图 木块和弹簧相连放在光滑的水平面上 子弹A沿水平方向射入木块后留在木块B内 入射时间极短 之后木块将弹簧压缩 关于子弹和木块组成的系统 下列说法中正确的是 A 从子弹开始射入到弹簧压缩到最短的过程中 系统动量守恒B 子弹射入木块的过程中 系统动量守恒C 木块压缩弹簧的过程中 系统动量守恒D 上述任何一个过程动量均不守恒 B 例4 如图1 1 3所示的装置中 木块B与水平桌面间的接触面是光滑的 子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内 将弹簧压缩到最短 现将子弹 木块和弹簧合在一起作为研究对象 系统 则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩 至最短的整个过程中 图1 1 3 A 动量守恒 机械能守恒 B 动量不守恒 机械能不守恒C 动量守恒 机械能不守恒D 动量不守恒 机械能守恒 解析 若以子弹 木块和弹簧合在一起