高中物理 16.3 动量守恒定律课件1 新人教版选修35.ppt

3动量守恒定律 1 理解系统 内力 外力的概念 2 知道动量守恒定律的内容及表达式 理解其守恒的条件 3 知道动量守恒定律的普遍意义 4 会用动量守恒定律解决实际问题 一 系统 内力与外力1 系统 相互作用的物体组成一个力学系统 2 内力 系统中 物体间的相互作用力 3 外力 系统物体对系统内物体的作用力 两个或多个 外部 二 动量守恒定律 内容 如果一个系统或者 这个系统的总动量保持不变 表达式 对两个物体组成的系统 常写成 p1 p2 或m1v1 m2v2 成立条件 1 系统不受外力作用 2 系统受外力作用 但合外力 不受外力 所受合外力的矢量和为零 p1 p2 m1v1 m2v2 为零 三 动量守恒定律的普适性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 一切 一 动量守恒定律的三性 矢量性 公式中的v1 v2 v1 和v2 都是矢量 只有它们在同一直线上 并先选定正方向 确定各速度的正 负 表示方向 后 才能用代数方法运算 这点要特别注意 相对性 速度具有相对性 公式中的v1 v2 v1 和v2 应是相对同一参考系的速度 一般取相对地面的速度 同时性 相互作用前的总动量 这个 前 是指相互作用前的某一时刻 v1 v2均是此时刻的瞬时速度 同理 v1 v2 应是相互作用后的同一时刻的瞬时速度 二 对动量守恒定律的理解 研究对象 动量守恒定律的研究对象为两个或两个以上相互作用的物体所组成的系统 研究阶段 动量守恒是对所研究系统的某一过程而言的 所以研究这类问题时要特别注意分析哪一过程的动量是守恒的 动量守恒的条件是系统不受外力或所受的合外力为零 这就意味着一旦系统所受的合外力不为零 系统的总动量将发生变化 所以 合外力才是系统动量发生改变的原因 系统的内力只能影响系统内各物体的动量 但不会影响系统的总动量 动量守恒指的是总动量在相互作用的过程中时刻守恒 而不是只在始 末状态才守恒 实际列方程时 可在这守恒的无数个状态中任选两个状态来列方程 三 用动量守恒定律与牛顿运动定律解题的方法对比 应用动量守恒定律和牛顿运动定律求解的结果是一致的 牛顿运动定律涉及碰撞过程中的力 而动量守恒定律只涉及始 末两个状态 与碰撞过程中力的细节无关 说明应用动量守恒定律解题时要充分理解它的同时性 矢量性 且只需要抓住始 末状态 无需考虑细节过程 当系统内的受力情况比较复杂 甚至是变化的时候 应用牛顿运动定律解决很复杂 甚至无法处理 此种情况下运用动量守恒定律来进行处理 可使问题大大简化 注意应用动量守恒定律解题的关键是正确选择系统和过程 并判断是否满足动量守恒的条件 教材资料分析 思考与讨论 教材p16 如图16 37所示 一个质量是0 2kg的钢球 以2m s的速度斜射到坚硬的大理石板上 入射的角度是45 碰撞后被斜着弹出 弹出的角度也是 图16 3 7 45 速度大小仍为2m s 请你用作图的方法求出钢球动量变化的大小和方向 点拨动量p是矢量 动量变化 p p p也是矢量 当初动量p 末动量p 不在同一直线上时 求 p时应按矢量的运算规则 平行四边形定则 进行运算 动量变化 p p p 可写成p p p 即矢量p 可看成是矢量 p和p的合矢量 也就是说p 是以p和 p为邻边的平行四边形的对角线 如图所示 由于p 和p互相垂直且大小相等 所以 p的方向竖直向上 大小为 系统动量是否守恒的判断 图16 3 1 典例1 如图16 3 1所示 a b两物体的中间用一段细绳相连并有一压缩的弹簧 放在平板小车c上后 a b c均处于静止状态 若地面光滑 则在细绳被剪断后 a b从c上未滑离之前 a b在c上向相反方向滑动的过程中 a 若a b与c之间的摩擦力大小相同 则a b组成的系统动量守恒 a b c组成的系统动量守恒b 若a b与c之间的摩擦力大小不相同 则a b组成的系统动量不守恒 a b c组成的系统动量不守恒c 若a b与c之间的摩擦力大小不相同 则a b组成的系统动量不守恒 a b c组成的系统动量守恒d 以上说法均不对 解析当a b两物体组成一个系统时 弹簧的弹力为内力 而a b与c之间的摩擦力为外力 当a b与c之间的摩擦力大小不相等时 a b组成的系统所受合外力不为零 动量不守恒 当a b与c之间的摩擦力大小相等时 a b组成的系统所受合外力为零 动量守恒 对a b c组成的系统 弹簧的弹力及a b与c之间的摩擦力均属于内力 无论a b与c之间的摩擦力大小是否相等 系统所受的合外力均为零 系统的动量守恒 故选项a c正确 答案ac 借题发挥判断系统动量是否守恒的方法在某一物理过程中 系统的动量是否守恒 与所选取的系统有关 判断动量是否守恒 必须明确所研究的对象和过程 即哪个系统在哪个过程中 常见的判断方法有两种 1 直接分析系统在所研究的过程中始 末状态的动量 分析动量是否守恒 2 分析系统在所研究的过程中的受力情况 看系统的受力情况是否符合动量守恒的条件 变式1 两个物体组成的系统发生相互作用时 下列哪些情况系统的动量一定是守恒的 a 作用前两个物体的速度相等b 作用前两个物体的动量相等c 作用过程中两个物体所受外力的合力为零d 作用过程中两个物体所受外力的大小相等答案c 动量守恒定律的应用 典例2 一辆车在水平光滑路面上以速度v匀速行驶 车上的人每次以相同的速度4v 相对地面 向行驶的正前方抛出一个质量为m的沙包 抛出第一个沙包后 车速减为原来的 则抛出第四个沙包后 此车的运动情况如何 借题发挥应用动量守恒定律解题的一般步骤 1 确定以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 动量守恒定律不需要考虑中间的过程 只要符合守恒的条件 就只需要考虑它们的初 末态了 变式2 甲 乙两人均以2m s的速度在冰上相向滑行 m甲 50kg m乙 52kg 甲拿着一个质量 m 2kg的小球 当甲将球传给乙 乙再传给甲 这样传球若干次后 乙的速度变为零 甲的速度为 答案0 多物体 多过程系统动量守恒问题 图16 3 2 典例3 如图16 3 2所示 光滑水平直轨道上有三个滑块a b c 质量分别为ma mc 2m mb m a b用细绳连接 中间有一压缩的轻弹簧 弹簧与滑块不拴接 开始时a b以共同 速度v0运动 c静止 某时刻细绳突然断开 a b被弹开 然后b又与c发生碰撞并粘在一起 最终三滑块速度恰好相同 求b与c碰撞前b的速度 借题发挥多个物体相互作用时 物理过程往往比较复杂 分析此类问题时应注意 1 准确分析作用过程中各物体状态的变化情况 建立运动模型 2 分清作用过程中的不同阶段 并找出联系各阶段的状态量 3 列式时往往要根据作用过程中的不同阶段 建立多个动量守恒方程 或将系统内的物体按作用的关系分成几个小系统 分别建立动量守恒方程 4 合理选取研究对象 既要符合动量守恒的条件 又要方便解题 一般不注重中间状态的具体细节 图16 3 3 变式3 如图16 3 3所示 a b两木块紧靠在一起且静止于光滑水平面上 物块c以一定的初速度v0从a的左端开始向右滑行 最后停在b木块的右端 对此过程 下列叙述正确的是 a 当c在a上滑行时 a c组成的系统动量守恒b 当c在b上滑行时 b c组成的系统动量守恒c 无论c是在a上滑行还是在b上滑行 a b c三物块组成的系统动量守恒d 当c在b上滑行时 a b