高中物理 16.3 动量守恒定律课件 新人教版选修35

1、3动量守恒定律,第十六章动量守恒定律,学习目标,知识探究,典例精析,达标检测,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.了解动量守恒定律的普遍意义,一、动量守恒定律,(1)如图1所示，公路上三辆汽车发生了追尾事故.如果将甲、乙两辆汽车看做一个系统，丙车对乙车的作用力是内力，还是外力？如果将三车看成一个系统，丙对乙的力是内力还是外力？,知识探究,导学探究,图1,答案,答案内力是系统内物体之间的作用力，外力是系统以外的物体对系统以内的物体的作用力.一个力是内力还是外力关键是看选择的系统.如果将甲和乙看成一个系统，丙车对乙车的力是外力，如果将三车看

2、成一个系统，丙对乙的力是内力.,答案,(2)如图2所示，在水平桌面上做匀速运动的两个小球，质量分别为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，v2v1.当第二个小球追上第一个小球时两球发生碰撞，碰撞后两球的速度分别为v1和v2.试用动量定理和牛顿第三定律推导两球碰前总动量m1v1m2v2与碰后总动量m1v1m2v2的关系.,图2,答案设碰撞过程中两球间的作用力分别为F1、F2，相互作用时间为t 根据动量定理： F1tm1(v1v1)，F2tm2(v2v2). 因为F1与F2是两球间的相互作用力，根据牛顿第三定律知，F1F2， 则有：m1v1m1v1m2v2m2v2 即m1

3、v1m2v2m1v1m2v2 此式表明两球在相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量，这就是动量守恒定律的表达式.,对系统及动量守恒定律的理解 1.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. 2.动量守恒定律 (1)内容：如果一个系统 ，或者，这个系统的总动量保持不变.,知识梳理,答案,两个或多个,外部,不受外力,所受外力的矢量和为零,(2)动量守恒定律成立的条件： 系统不受 或者所受外力的合力为零. 系统外力远 内力时，外力的作用可以忽略，系统的动量守恒. 系统在某个方向上的 为零时

4、，系统在该方向上动量守恒. (3)动量守恒定律的表达式： m1v1m2v2(作用前后动量相等). p (系统动量的增量为零). p1p2(相互作用的两个物体组成的系统，两物体动量的增量大小相等，方向相反).,答案,外力,小于,合外力,m1v1m2v2,0,把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平面上，枪发射出一颗子弹时，关于枪、子弹和车，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.三者组成的系统因为子弹和枪筒之间的摩擦力很小，使系统的动量 变化很小，可忽略不计，故系统动量近似守恒 D.三者组成的系统动量守恒，因为系统只受重力和地面支持力这两 个

5、外力作用，这两个外力的合力为零,即学即用,解析答案,解析由于枪水平放置，故三者组成的系统除受重力和支持力(两外力平衡)外，不受其他外力，动量守恒.子弹和枪筒之间的力应为系统的内力，对系统的总动量没有影响，故选项C错误. 分开枪和车，则枪和子弹组成的系统受到车对其的外力作用，车和枪组成的系统受到子弹对其的外力作用，动量都不守恒，正确选项为D. 答案D,二、对动量守恒定律的认识,三国演义“草船借箭”中，若草船的质量为m1，每支箭的质量为m，草船以速度v1远离时，对岸士兵万箭齐发，n支箭同时射中草船，箭的速度皆为v，方向与船的运动方向相同.由此，草船的速度会增加吗？这种现象如何解释？(船的初始速度为

6、零，不计水的阻力)n支箭射中船后船速多大？,导学探究,答案,答案会增加 选船和射中的n支箭为系统，则系统满足动量守恒的条件，设箭射到船上后的共同速度为v， 由动量守恒定律，有 m1v1nmv(m1nm)v 得v ，速度的增量为vvv1,对动量守恒定律的理解 (1)对系统“总动量保持不变”的理解 系统在整个过程中任意两个时刻的 都相等，不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等. 系统的总动量保持不变，但系统内每个物体的动量可能都在不断变化. 系统的总动量指系统内各物体动量的 ，总动量不变指的是系统的 的大小和方向都不变.,答案,知识梳理,总动量,矢量和,总动量,(2)动量守恒定律的“四性” 矢量

7、性：动量守恒定律的表达式是一个 . 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相对于的速度. 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. 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.,答案,矢量式,地面,一枚在空中飞行的火箭，质量为m，在某点的速度为v，方向水平，燃料即将耗尽.火箭在该点突然炸裂成两块.其中一块质量为 沿着与v相反的方向以2v的速度飞出，则

8、炸裂后另一块的速度大小为_.,即学即用,解析答案,解析炸裂前，可以认为火箭是由 和 两部分组成.火箭的炸裂过程可以看做这两部分相互作用的过程.这两部分组成的系统所受的重力远小于爆炸时燃气对它们的作用力，可以认为系统满足动量守恒的条件. 选爆炸前的速度方向为正方向mv (2v) v 得v .,返回,例1(多选)如图3所示，A、B两物体质量之比mAmB32，原来静止在平板小车C上，A、B间有一根被压缩的弹簧，地面光滑，当弹簧突然释放后，则下列说法正确的是(),一、动量守恒条件的判断,典例精析,图3,A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B组成的系统的动 量守恒 B.若A、B与平板车上表

9、面间的动摩擦因数相同，A、B、C组成的系统的 动量守恒 C.若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B组成的系统的动量守恒 D.若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C组成的系统的动量守恒,解析答案,总结提升,解析如果A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，弹簧释放后，A、B分别相对于小车向左、向右滑动，它们所受的滑动摩擦力FfA向右，FfB向左.由于mAmB32，所以FfAFfB32，则A、B组成的系统所受的外力之和不为零，故其动量不守恒，A选项错， 对A、B、C组成的系统，A、B与C间的摩擦力为内力，该系统所受的外力为竖直方向上的重力和支持力，它们的合力为零，故该系统的动量守恒，B、D选项均正确

10、. 若A、B所受摩擦力大小相等，则A、B组成的系统的外力之和为零，故其动量守恒，C选项正确. 答案BCD,总结提升,总结提升,1.动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体组成的系统.系统的动量是否守恒，与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系. 2.系统的动量守恒，并不是系统内各物体的动量都不变.一般来说，系统的动量守恒时，系统内各物体的动量是变化的，但系统内各物体的动量的矢量和是不变的.,总结提升,(1)系统不受外力或外力的合力为零.不是系统内每个物体所受的合力为零，更不能认为系统处于平衡状态. (2)近似适用条件：系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力. (3)如果系

11、统在某一方向上所受外力的合力为零，则在这一方向上动量守恒.,解析答案,针对训练(多选)如图4所示，光滑水平面上A、B两小车间有一弹簧，用手抓住小车并将弹簧压缩后使两小车均处于静止状态.将两小车及弹簧看做一个系统，下列说法正确的是(),图4,A.两手同时放开后，系统总动量始终为零 B.先放开左手，再放开右手后，动量不守恒 C.先放开左手，后放开右手，总动量向左 D.无论何时放手，两手放开后，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,解析在两手同时放开后，水平方向无外力作用，只有弹簧的弹力(内力)作用，故动量守恒，即系统的总动量始终为零，A对； 先放开左手，再放开

12、右手后，两手对系统都无作用力之后的那一段时间，系统所受合外力也为零，即动量是守恒的，B错； 先放开左手，系统在右手作用下，产生向左的冲量，故有向左的动量，再放开右手后，系统的动量仍守恒，即此后的总动量向左，C对； 无论何时放开手，只要是两手都放开就满足动量守恒的条件，即系统的总动量保持不变.若两手同时放开，那么放开后系统的总动量就等于放手前的总动量，即为零；若两手先后放开，那么两手都放开后的总动量也是守恒的，但不为零，D对. 答案ACD,二、动量守恒定律的应用,例2质量为3 kg的小球A在光滑水平面上以6 m/s 的速度向右运动，恰遇上质量为5 kg、以4 m/s的速度向左运动的小球B，碰撞后

13、B球恰好静止，求碰撞后A球的速度.,解析答案,解析两球在光滑水平面上运动，碰撞过程中系统所受合外力为零，系统动量守恒.取A球初速度方向为正方向 初状态：vA6 m/s，vB4 m/s 末状态：vB0，vA？(待求) 根据动量守恒定律，有mAvAmBvBmAvA， 得vA m/s 其中负号表示A球向左运动 答案 m/s，方向向左,例3将两个完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上，水平面光滑.开始时甲车速度大小为3 m/s，乙车速度大小为2 m/s，方向相反并在同一直线上，如图5所示.,(1)当乙车速度为零时，甲车的速度多大？方向如何？ (2)由于磁性极强，故两车不会相碰，那么两车的

14、距离最小时，乙车的速度是多大？方向如何？,图5,解析答案,总结提升,返回,解析两个小车及磁铁组成的系统在水平方向不受外力作用，两车之间的磁力是系统内力，系统动量守恒，设向右为正方向. (1)据动量守恒得：mv甲mv乙mv甲，代入数据解得 v甲v甲v乙(32) m/s1 m/s，方向向右. (2)两车相距最小时，两车速度相同，设为v， 由动量守恒得： mv甲mv乙mvmv. 解得v m/s0.5 m/s，方向向右. 答案(1)1 m/s方向向右(2)0.5 m/s方向向右,总结提升,返回,总结提升,1.应用动量守恒定律的解题步骤,2.特别注意：系统内各物体的动量必须相对于同一参考系，一般都是选地

15、面为参考系，即各物体都是相对地面的速度.,返回,1.(多选)如图6所示，在水平光滑地面上有A、B两个木块，A、B之间用一轻弹簧连接.A靠在墙壁上，用力F向左推B使两木块之间的弹簧压缩并处于静止状态.若突然撤去力F，则下列说法中正确的是(),达标检测,1,2,3,4,图6,A.木块A离开墙壁前，A、B和弹簧组成的系统动量守恒，机械能也守恒 B.木块A离开墙壁前，A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但机械能守恒 C.木块A离开墙壁后，A、B和弹簧组成的系统动量守恒，机械能也守恒 D.木块A离开墙壁后，A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但机械能守恒,解析答案,解析若突然撤去力F，木块A离开墙壁前，墙壁

16、对木块A有作用力，所以A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但由于A没有离开墙壁，墙壁对木块A不做功，所以A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，选项A错误，选项B正确； 木块A离开墙壁后，A、B和弹簧组成的系统所受合外力为零，所以系统动量守恒且机械能守恒，选项C正确，选项D错误. 答案BC,1,2,3,4,2.如图7所示，质量为M的小车置于光滑的水平面上，车的上表面粗糙，有一质量为m的木块以初速度v0水平地滑至车的上表面，若车足够长，则(),1,2,3,4,图7,A.木块的最终速度为 v0 B.由于车上表面粗糙，小车和木块所组成的系统动 量不守恒 C.车上表面越粗糙，木块减少的动量越多 D.车上表面越

17、粗糙，小车获得的动量越多,解析答案,解析由m和M组成的系统水平方向动量守恒易得A正确； m和M动量的变化与小车上表面的粗糙程度无关，因为车足够长，最终各自的动量与摩擦力大小无关. 答案A,1,2,3,4,3.质量M100 kg的小船静止在水面上，船首站着质量m甲40 kg的游泳者甲，船尾站着质量m乙60 kg的游泳者乙，船首指向左方，若甲、乙两游泳者在同一水平线上，甲朝左、乙朝右以3 m/s的速率跃入水中，则() A.小船向左运动，速率为1 m/s B.小船向左运动，速率为0.6 m/s C.小船向右运动，速率大于1 m/s D.小船仍静止,1,2,3,4,解析答案,解析设水平向右为正方向，两游泳者同时跳离小船后小船的速度为v，根据甲、乙两游泳者和小船组成的系统动量守恒有m甲v甲m乙v乙Mv0，代入数据，可得v0.6 m/s，其