河北省沧州市高考物理一轮复习 第3节 动量守恒定律课件.ppt

三 动量守恒定律 系统 1 系统 存在相互作用的几个物体所组成的整体 称为系统 系统可按解决问题的需要灵活选取 2 内力 系统内各个物体间的相互作用力称为内力 3 外力 系统外其他物体作用在系统内任何一个物体上的力 称为外力 注意 内力和外力的区分依赖于系统的选取 只有在确定了系统后 才能确定内力和外力 二 两个物体动量变化之间的关系 设想水平桌面上有两个匀速运动的球 它们的质量分别是m1 m2 速度分别是v1 v2 而且v1 v2 则它们的总动量 动量的矢量和 经过一定时间m1追上m2 并与之发生碰撞 没碰后二者的速度分别为v1 和v2 此时它们的动量的矢量和 即总动量 下面从动量定理和牛顿第三定律出发讨论p和p 有什么关系 设碰撞过程中两球相互作用力分别是f1和f2 力的作用时间是t 根据动量定理 m1球受到的冲量是 m2球受到的冲量是 根据牛顿第三定律 f1和f2大小相等 方向相反 即 这表明两球碰撞前后系统的总动量是相等的 分析得到上述结论的条件 1 两球碰撞时除了它们相互间的作用力 这是系统的内力 外 还受到各自的重力和支持力的作用 但它们彼此平衡 桌面与两球间的滚动摩擦可以不计 所以说m1和m2系统不受外力 或说它们所受的合外力为零 2 结论 相互作用的物体所组成的系统 如果不受外力作用 或它们所受外力之和为零 则系统的总动量保持不变 这个结论叫做动量守恒定律 三 动量守恒定律 1 表述 一个系统不受外力或受外力之和为零 这个系统的总动量保持不变 这个结论叫做动量守恒定律 2 数学表达式 对由a b两物体组成的系统有 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 3 动量守恒定律成立条件 在满足下列条件之一时 系统的动量守恒 1 不受外力或受外力之和为零 系统的总动量守恒 2 系统的内力远大于外力 可忽略外力 系统的总动量守恒 3 系统在某一方向上满足上述 1 或 2 则在该方向上系统的总动量守恒 4 动量守恒定律适用范围 动量守恒定律是自然界最重要最普遍的规律之一 大到星球的宏观系统 小到基本粒子的微观系统 无论系统内各物体之间相互作用是什么力 只要满足上述条件 动量守恒定律都是适用的 例题 如图所示 气球与绳梯的质量为m 气球的绳梯上站着一个质量为m的人 整个系统保持静止状态 不计空气阻力 则当人沿绳梯向上爬时 对于人和气球 包括绳梯 这一系统来说动量是否守恒 为什么 解析 对于这一系统来说 动量是守恒的 因为当人未沿绳梯向上爬时 系统保持静止状态 说明系统所受的重力 m m g跟浮力f平衡 那么系统所受的外力之和为零 当人向上爬时 气球同时会向下运动 人与绳梯间的相互作用力总是等值反向 系统所受的外力之和始终为零 因此系统的动量是守恒的 动量守恒定律公式及注意事项对任意两个物体组成的系统 不管其速度方向如何 只要在同一条直线上 动量守恒定律可表示为 式中m1和m2分别是两个物体的质量 v1和v2分别是它们原来的速度 和分别是它们相互作用后的速度 注意 1 动量守恒定律的适用条件是 两个或几个物体组成的系统所受外力 即系统之外的其他物体对系统内任一物体的作用力 的合力为零 或是可以忽略 只有在这个条件下系统的总动量才守恒 2 动量守恒定律是自然界最重要最普遍的规律之一 大到星球的宏观系统 小到基本粒子的微观系统 无论系统内各物体之间相互作用是什么力 如万有引力 弹力 摩擦力 电力 磁力 核力等 只要满足上述适用条件 动量守恒定律都是适用的 3 动量是矢量 动量守恒定律是矢量方程式 必须按矢量法则进行运算 4 动量守恒定律和牛顿运动定律是完全一致的 但当系统内受力情况不明 或互相作用为变力时 用牛顿第二定律计算很繁杂 而动量定恒定律只管发生相互作用前 后的状态 而不必过问相互作用的细节 因而避免了直接运用牛顿定律的困难 使问题简化 碰撞 1 完全弹性碰撞简称弹性碰撞特点 碰撞前后无能量损失 也就是除了动量守恒之外机械能守恒 动能之和前后保持不变 2 非完全弹性碰撞特点 动量守恒 机械能不守恒 碰后弹开 能量损失介于弹性碰撞与完全非弹性碰撞之间 3 完全非弹性碰撞特点 动量守恒 机械能损失最多 碰后粘合在一起 质量为2m的物体a 以一定的速度沿光滑水平面运动 与一静止的物体b碰撞后粘为一体继续运动 它们共同的速度为碰撞前a的速度的2 3 则物体b的质量为 a mb 2mc 3md a 碰撞类型一般都认为内里远远大于外力 因为作用时间极短 微观粒子的动量守恒的应用一个不稳定的原子核 质量为m 处于静止状态 当它以速度释放一个质量为m的粒子后 则原子核剩余部分的速度 a b c d c 向空中发射一物体 不计空气阻力 当此物体的速度恰好沿水平方向时 物体炸裂成a b两块 若质量较大的a块的速度仍沿原来的方向 那么下列说法中正确的是 a b的速度方向一定与原速度方向相反b 从炸裂到落地这段时间内 a飞行距离一定比b大c a b一定同时到达水平地面d a b受到的爆炸力的冲量大小一定相等 c d 空中爆炸物体的平抛运动 气球质量为200kg 载有质量为50kg的人 静止在空中距地面20m高的地方 气球下方悬根质量可忽略不计的绳子 此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面 为了安全到达地面 则这根绳长至少为多少米 不计人的高度 质量为m的一列火车在平直的轨道上匀速行驶 速度为v0 已知列车各部分所受的阻力都等于它们的重力的k倍 某时刻列车后部质量为m的一段脱钩 司机未能发现 仍以原牵引力带动列车前进 求 当脱离部分的速度减为v0 2时 前面部分的速度 当后面部分停止后多长时间 前面部分的速度达到2v0 t 如图所示 一质量为m的木块沿光滑的水平直轨道以速度v0 12m s匀速运动