探究动量守恒定律资料PPT课件

1、1.理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道定律的适用条件和适用范围(重点)2正确区分内力和外力3会应用动量守恒定律分析计算有关问题(重点和难点)第1页/共55页新知初探自学导引新知初探自学导引一、探究物体碰撞时动量的变化规律1.实验探究需要进行下列步骤(1)猜想与假设；(2)制定计划与设计实验；(3)进行实验与收集证据；(4)分析与论证；(5)评估；(6)交流与合作2.在制定计划与设计方案中，计划使用气垫导轨进行实验探究第2页/共55页方案：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_二、动量守恒定

2、律1.几个概念质量质量质量质量速度速度速度速度第3页/共55页(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想一想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相互作用相互作用系统内系统内系统外系统外第4页/共55页2.动量守恒定律的条件(1)系统_；(2)系统所受合外力为_3.动量守恒定律表达式若两个物体碰撞前的动量分别为p1、p2，碰撞后的动量分别为p1、p2，则动量守恒定律的表达式为_；若用速度表示动量守恒定律，表达式为_ 不受外力不受外力零零p1p2p1p2m

3、1v1m2v2m1v1m2v2第5页/共55页想一想2两同学在冰面上嬉戏，甲同学想用力将乙同学推开，如图所示，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第6页/共55页要点探究讲练互动要点探究讲练互动探究物体碰撞时动量变化的探究物体碰撞时动量变化的规律规律学案导引1.实验中需要测量哪些物理量？2.实验中需注意哪些问题？第7页/共55页1.实验目的：定量研究两物体碰撞时动量变化的规律2.实验原理：欲研究碰撞过程中动量变化遵循的规律，需测量两个物体碰撞前后的动量为此需测量碰撞物体的质量需要定

4、量测量碰撞前后物体的速度从而确定碰撞前后物体的动量变化规律3.实验方案：利用气垫导轨实现一维碰撞(1)质量的测量：用天平测量第8页/共55页第9页/共55页实验结果：两滑块的总动量p0.(2)增加一滑块，质量与前两块相同，使弹簧一侧滑块的质量是另一侧的2倍，重复(1)步骤，求出两侧滑块的总动量pmv12mv2.实验结果：两侧滑块的总动量p0.第10页/共55页(3)把气垫导轨的一半覆盖上牛皮纸，并用胶带固定后，用两块质量相等的滑块重复(1)步骤，求出滑块的总动量pmv1mv2.实验结果：两滑块的总动量p0.6.实验结论：(1)在光滑气垫导轨上无论两滑块质量是否相等，它们被弹开前的总动量为零，分

5、开后的总动量也为零(2)两滑块构成的系统受到牛皮纸的摩擦力后，两滑块的总动量发生了变化第11页/共55页特别提醒：(1)气垫导轨是一种精度较高的教学仪器，切忌振动、重压、碰伤，禁止在不通气的情况下将滑行器在轨面上滑磨( (2)调整气垫导轨时注意利用水平仪确保导轨水平在实验室用两端带竖直挡板C和D的气垫导轨和有固定挡板的质量都是M的滑块A和B做验证动量守恒定律的实验，实验步骤如下：(如图所示)例例1第12页/共55页把滑块A和B紧贴在一起，在滑块A上放一个质量为m的砝码，置于导轨上，用电动卡销卡住A和B，在A和B 的固定挡板间放入一弹簧，使弹簧处于水平方向上的压缩状态；第13页/共55页按下电钮

6、使电动卡销放开，同时启动两个记录两滑块运动时间的电子计时器，当A 和B 与挡板C和D碰撞的同时，电子计时器自动停表，记下A到C的运动时间t1，B到D的运动时间t2；重复几次，分别取t1和t2的平均值第14页/共55页(2)应测量的数据还有_；(3)只要关系式_成立，即可验证动量守恒定律【思路点拨】解答此类题目，关键是通过仔细阅读题目，弄清实验原理进行解答第15页/共55页第16页/共55页【名师点津】在用气垫导轨验证动量守恒的实验中，为了减小误差应该将气垫导轨调整到水平，确保两滑块分开后均做匀速直线运动第17页/共55页变式训练1.在用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验时，左侧滑块质量m11

7、70 g，右侧滑块质量m2110 g，挡光板宽度为3.00 cm，两滑块之间有一压缩的弹簧片，并用细线连在一起，如图所示，开始时两滑块静止，烧断第18页/共55页细线后，两滑块分别向左、右方向运动挡光板通过光电门的时间分别为t10.32 s，t20.21 s则两滑块的速度分别为v1_m/s，v2_m/s.烧断细线前m1v1m2v2_kgm/s，烧断细线后m1v1m2v2_kgm/s.可得到的结论是_.第19页/共55页第20页/共55页答案：0.0940.14302.5104在实验允许的误差范围内，两滑块质量与各自速度的乘积之和为不变量第21页/共55页学案导引1动量守恒定律研究的对象是什么？

8、2动量守恒定律成立的条件有哪些？1.研究对象相互作用的物体组成的系统对动量守恒定律成立条件的对动量守恒定律成立条件的理解理解第22页/共55页2.常见的几种守恒条件(1)系统不受外力作用，这是一种理想化的情形，如宇宙中两星球的碰撞，微观粒子间的碰撞都可视为这种情形(2)系统虽然受到了外力的作用，但所受外力的矢量和即合外力为零像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形，两物体所受的重力和支持力的合力为零第23页/共55页(3)系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时，系统的总动量近似守恒抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间，弹片所受火药的内力远大于其重力，重力完全可以忽略不计，动量近似守恒(4)系统所

9、受的合外力不为零，即F外0，但在某一方向上合外力为零(Fx0或Fy0)，则系统在该方向上动量守恒第24页/共55页(5)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特别提醒：系统的动量是否守恒，与系统的选取有关分析问题时，要注意分清研究的系统，系统的内力和外力，这是正确判断系统动量是否守恒的关键第25页/共55页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

10、系统动量守恒例例2第26页/共55页【思路点拨】明确题目选项中的研究对象，再分析研究对象的受力情况，最后根据动量守恒的条件进行判断【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，第27页/共55页选项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对第2

11、8页/共55页【答案】D【规律总结】同一个作用力，随着系统划分的不同，可以是外力，也可以是内力本题弹簧弹力对枪、车系统是外力，对枪、弹系统是内力如果枪放在(而不是固定)车上，则枪和弹之间的作用力远大于枪和车之间的摩擦力，且发射子弹过程极短，则在发射子弹过程中枪和弹组成的系统仍可看成动量守恒第29页/共55页变式训练2.(2012南通高三模拟)如图所示，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()第30页/共55页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

12、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第31页/共55页解析：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对第32页/共55页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

13、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正确第33页/共55页学案导引1总动量保持不变的含义是什么？2如何应用动量守恒定律分析解决问题？1.对“系统总动量保持不变”的理解(1)系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等，不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等对动量守恒定律的理解及应用对动量守恒定律的理解及应用第34页/共55页(2)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(3)系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和，总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变2.动量守恒定律的“五性”(1)矢量性：动量守恒定律的表达式是一个矢量关系式，在求初、末状

14、态系统的总动量p第35页/共55页p1p2和pp1p2时，应按平行四边形定则，对作用前后物体的运动方向都在同一直线上的问题，要选取一个正方向，凡与正方向相同的动量取正值，与正方向相反的动量取负值，将矢量运算转化为代数运算(2)相对性：应用定律列方程时，各物体的速度或动量，必须相对于同一参考系通常以地面为参考系第36页/共55页(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(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，

15、也适用于多个物体组成的系统第37页/共55页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3.动量守恒定律不同表现形式表达式的含义(1)pp：系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p.(2)p1p2：相互作用的两个物体组成的系统，一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反第38页/共55页(3)p0：系统总动量增量为零(4)m1v1m2v2m1v1m2v2：相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作用后的动量和4.应用动量守恒定律解题的基本步骤(1)分析题意，合理地选取研究对象，明确系统是由哪几个物体组成的(2)分析系统的受力情况，分清内力和外力，判断

16、系统的动量是否守恒第39页/共55页(3)确定所研究的作用过程选取的过程应包括系统的已知状态和未知状态，通常为初态到末态的过程，这样才能列出对解题有用的方程(4)对于物体在相互作用前后运动方向都在一条直线上的问题，设定正方向，各物体的动量方向可以用正、负号表示第40页/共55页特别提醒：动量守恒定律在处理较复杂的问题时要比牛顿运动定律更简单明了，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，只需要考虑它们的初、末状态就可以了第41页/共55页如图所示，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

17、中，这时车厢的速度为()例例3第42页/共55页【思路点拨】确定研究系统车厢和物体分析系统受力情况判断系统动量守恒用动量守恒定律求解第43页/共55页【精讲精析】物体和车厢组成的系统所受的合外力为零，物体与小车发生碰撞 n n 次的过程中系统的动量守恒，只考虑初、末状态，忽略中间过程，则 m m 的初速度为 v1v0，M的初速度为v20；作用后它们的末速度相同即v1v2v由动量守恒定律 m m1 1v1m2v2m1v1m2v2，得 mv0(mM)v第44页/共55页【答案】C【规律总结】处理动量守恒应用题的一般思路：(1)判断题目涉及的物理过程是否满足动量守恒的条件(2)确定物理过程及其系统内物体对应的初、末状态的动量(3)确定正方向，选取恰当的动量守恒的表达式列式求解第45页/共55页变式训练3.质量为M的小车，上面站有质量为 m 的人，一起以速度 v0在光滑水平面上向右匀速前进，当人以相对于车的速度u 向左水平跳出后，车速为多大？第46页/共55页第47页/共55页热点示例创新拓展热点示例创新拓展关于动量守恒定律与其他知识的综合应用第48页/共55页