高中物理第1章碰撞与动量守恒1.2探究动量守恒定律课时2动量守恒定律课件沪科版选修3_5.ppt

1、第1章,1.2探究动量守恒定律,课时2动量守恒定律,学习目标 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，理解守恒的条件. 3.了解动量守恒定律的普遍意义，会初步利用动量守恒定律解决实际问题.,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,一、系统、内力、外力,如图1所示，公路上有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？如果将三辆车看成一个系统，丙车对乙车的力是内力还是外力？,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. 如果将甲车和乙车看成一个系统，丙车对乙车

2、的力是外力，如果将三辆车看成一个系统，丙车对乙车的力是内力.,1.系统：几个有_的物体. 2.内力：_物体间的相互作用力. 3.外力：系统_的物体对系统内物体的作用力.,相互作用,系统内,外,二、动量守恒定律,如图2所示，水平桌面上有两个质量分别为m和m2的小球，正沿着同一直线向相同的方向做匀速运动，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,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

3、：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m1v1m2v2m1v1m2v2 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.,1.内容：如果一个系统_，或者_，那么这个系统的总动量保持不变. 2.表达式： m1v1m2v2_(作用前后动量相等). 3.适用条件：系统_或者所受合外力_. 4.动量守恒定律的普适性 动量守恒定律的适用范围很广，它不仅适用于宏观、低速领域，而且适用于_、_领域.动量守恒定律适用于目前为止的一切领域.,不受外力,所

4、受合外力为零,m1v1m2v2,不受外力,为零,微观,高速,5.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. (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.,(1)一个系统初、末态动量大小相等，即动量守恒( ) (2)两个做匀速直线运动的物体发生碰撞，两个物体组成的系统动量守恒( ) (3)只要系统受外力做的功为零，动量就守恒( ) (4)系统动量守恒也就是系统的动量变化为零( ),判断下列说法的正

5、误,题型探究,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.系统受外力作用，但所受合外力为零.如光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形. 3.系统受外力作用，但当系统所受的外力远小于系统内各物体间的内力时，系统的总动量近似守恒. 4.系统受外力作用，所受的合外力不为零，但在某一方向上合外力为零，则系统在该方向上动量守恒.例如：水平地面上斜向上发射出去的炮弹与向后退的炮车，二者在水平方向上动量是守恒的.,一、动量守恒条件的理解,A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数 相同，A、B组成的系统动量守恒 B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因

6、数 相同，A、B、C组成的系统动量守恒 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组成的系统动量守恒,例1 (多选)如图3所示，A、B两物体的质量之比为mAmB32，静置于平板小车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,图3,解析,答案,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FA向右，FB向左.由于mAmB32，所以FAFB32，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

7、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. 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.,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.判断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.判断系统的动量是否守恒，要注意守恒的条件是不受外力或所受合外力为零，因此要分清哪些力是内力，哪些力是外力. 3.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

8、变的.,针对训练1如图4所示，小车与木箱紧挨着静放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱，关于上述过程，下列说法正确的是 A.男孩和木箱组成的系统动量守恒 B.小车与木箱组成的系统动量守恒 C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒 D.木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同,图4,解析,答案,解析由动量守恒定律成立的条件可知男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒，选项A、B错误，C正确； 木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相等，方向相反，选项D错误.,1.动量守恒定律不同表现形式的表达式的含义： (1)pp：系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p.

9、 (2)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. (3)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. (4)p0：系统总动量增量为零.,二、动量守恒定律的简单应用,2.应用动量守恒定律的解题步骤：,例2 将两个完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的甲、乙两个小车上，水平面光滑.开始时甲车速度大小为3m/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？,答案 1 m/s方向向右,图5,解析,答案,解析

10、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. v甲3 m/s，v乙2 m/s. 据动量守恒定律得：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)由于磁性极强，故两车不会相碰，那么两车的距离最小时，乙车的速度是多大？方向如何？,答案 0.5 m/s方向向右,解析,答案,解析两车相距最小时，两车速度相同，设为v， 由动量守恒定律得： mv甲mv乙mvmv. 解得 方向向右.,例3 如图6所示，一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置，由控制系统使箭体与卫星分离.已知前部分的卫星质量为m1，后部分的箭体质量

11、为m2，分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行，若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化，则分离后卫星的速率v1为,图6,解析,答案,解析根据动量守恒定律有(m1m2)v0m1v1m2v2，可得v1v0 (v0v2)，故选D.,应用动量守恒定律解题，在规定正方向的前提下，要注意各已知速度的正负号，求解出未知速度的正负号，一定要指明速度方向.,针对训练2质量为m110 g的小球在光滑的水平桌面上以30 cm/s的速率向右运动，恰遇上质量为m250 g的小球以10 cm/s的速率向左运动，碰撞后，小球m2恰好停止，则碰撞后小球m1的速度大小和方向如何？,答案 20 cm/s方向向左,解析,答案,解析

12、碰撞过程中，两小球组成的系统所受合外力为零，动量守恒. 设向右为正方向，则v130 cm/s，v210 cm/s，v20. 由动量守恒定律m1v1m2v2m1v1m2v2， 代入数据解得v120 cm/s. 故碰撞后小球m1的速度大小为20 cm/s，方向向左.,达标检测,1.(多选)如图7所示，在光滑水平地面上有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 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

13、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,1,2,3,图7,解析,答案,解析若突然撤去力F，木块A离开墙壁前，墙壁对木块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.,1,2,3,2.解放军鱼雷快艇在南海海域附近执行任务，假设鱼雷快艇的总质量为M，以速度v前进，现沿快艇前进方向发射一颗质量为m的鱼雷后，快艇速度减为原来的 ，不计水的阻力，则鱼雷的发射速度为,1,2,解析,答案,3,解析设快艇的速度方向为正方向，根据动量守恒定律有： Mv(Mm) vmv， 解得,1,2,3,3.一辆质量为m13.0103 kg的小货车因故障停在车道上，后面一辆质量为m21.5103 kg的轿车来