人教版高中物理选修3--5第十六章动量守恒定律16-3动量守恒定律(共40张PPT)

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1、是状态量。,一、动量,1、概念：,在物理学中，物体的质量m和速度v的乘积叫做动量。,2、定义式：,p= m v,3、单位：,千克米每秒，符号是kg m/s,4、对动量的理解：,（2）瞬时性,（1）矢量性,运算遵循平行四边形定则,（3）相对性,物体的动量与参照物的选择有关,5动量的变化量p：p=mV2-mV1 ,p是矢量，运算时遵循平行四边形定则。一维情况，规定正方向。,6、动量和动能的关系,回顾：,2）因果关系：物体受冲量是因，物体动量变化是果,3）方向关系：I与P同向，计算时要规定正方向,3.解读： 1）F为合力，适用于恒力，也适用于变力（此时的F为t时间内的平均力），可见动量定理应用更广。

2、,物体动量的变化量等于该过程所受合力的冲量。,新课标高中物理选修35,第十六章 动量守恒定律,3 动量守恒定律,思考：,第一节实验研究的是碰撞。与过去研究的大多数力学问题在对象上有什么不同？,两个（或多个）物体,阅读课本P12,思考：什么是系统？什么内力？是什么是外力？,两小球组成系统,N1,N2,G1,G2是系统的外力,F1，F2是内力,一 、系统 内力和外力,（1）系统：,（2）内力：,（3）外力：,相互作用的物体组成系统。,系统内物体相互间的作用力,系统之外的物体对系统内物体的作用力,动画,分析上节课两滑块碰撞得出的结论的条件：,两滑块碰撞时除了它们相互间的作用力（系统的内力）外，还受到

3、各自的重力和支持力的作用，使它们彼此平衡。气垫导轨与两滑块间的摩擦可以不计，所以说m1和m2系统不受外力，或说它们所受的合外力为零。,甲,乙,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,系统可按解决问题的需要灵活选取,分析在冰面上相互推动的两人所受的内力?外力?,课本P12图16.3-1 木箱和拉弹簧的人系统中，哪些是内力？哪些是外力？,二、动量守恒定律（law of conservation of momentum）,1、定律内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。,3、适用条件：系统不受外力或者所受外力之和为零,经

4、过几代物理学家的探索与争论，人们在18世纪形成了这样的共识：,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,例1、判断下列情况下动量是否守恒 1、光滑桌面上的两个物体发生碰撞 2、子弹击中水平桌面上与弹簧相连的木块，在压缩的过程中动量是否守恒 3、两个小车用线系着，中间压缩着一根弹簧，在剪断细绳后两辆小车反方向运动的过程中，动量是否守恒？两个物体的动量分别是增大还是减小，总动量为多少？,2、两个小车用线系着，中间压缩着一根弹簧，在剪断细绳后两辆小车反方向运动的过程中，动量是否守恒？两个物体的动量分别是增大还是

5、减小，总动量为多少？,例1、判断下列情况下动量是否守恒 1、光滑桌面上的两个物体发生碰撞 2、子弹击中水平桌面上与弹簧相连的木块， 在压缩的过程中动量是否守恒 3、两个小车用线系着，中间压缩着一根弹簧，在剪断细绳后两辆小车反方向运动的过程中，动量是否守恒？两个物体的动量分别是增大还是减小，总动量为多少？,守恒,不守恒,守恒,增大,为零,练习1:把一支枪水平固定在小车上,小车放在光滑的水平面上,枪发射出子弹时,关于枪、子弹、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、枪和车组成动量守恒 C、只有忽略不计子弹和枪筒之间的摩擦,枪、车、子弹组成系统的动量才近似守恒 D 、枪、子

6、弹、车组成的系统动量守恒,D,1、区分内力和外力2、在总动量一定的情况下，每个物体的动量可以发生很大的变化。,为了正确认识动量守恒定律，需注意：,例2、在列车编组站里，一辆m1=1.8104kg的货车在平直轨道上以V1=2m/s的速度运动，碰上一辆m2=2.2104kg的静止的货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后运动的速度。,问：碰撞的过程中动量是否守恒？,碰撞过程中系统受到的外力有重力、地面的支持力、地面的摩擦力和空气阻力，重力和支持力的合力为零，但由于摩擦力和空气阻力要远远小于碰撞过程中系统的内力，所以动量仍然可以看成守恒,问：研究的是哪段过程？碰撞过程 问：哪个是初状态？碰撞

7、前是初状态 问：哪个是末状态？碰撞后两车以共同的速度运动,解：取碰撞前运动的方向为正方向，则有P1m1v1=1.8104(2)3.6104kg.m.s-1 P2=0 碰撞后 P1/=m1v ; P2/=m2v P1P2P1/P2/ 即 3.61040(1.81042.2104)v v=0.9m/s,3、动量守恒的条件 动量守恒定律成立的条件是：系统不受外力或者所受外力之和为零. 在具体应用中分如下几种情况： 系统不受外力； 系统受外力，但外力的矢量和为零； 系统所受外力之和不为零，但系统内物体间相互作用的内力远大于外力(碰撞、爆炸) ，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒； 系统所受

8、的合外力不为零，但在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒.,-(3)情况严格说只是动量近似守恒,但却是最常见的情况,探讨：结合例2再认识动量守恒的条件,例题2启示 （1）明确系统、内力和外力，判断是否满足守恒条件。 （2）明确研究过程，分析碰撞过程的初末状态。画出初末态的情景图 （3）分析初、末状态的总动量，最后列方程。 （4）解题过程的表述力求清楚、规范。请同学从例题总结出解决这类问题的一般思路,动量守恒定律解题的一般步骤：(1)明确题意，确定研究对象和过程；(2)受力分析，判断是否守恒；(3)确定动量守恒系统的作用前总动量和作用后总动量；(4) 选定正方向根据动量守

9、恒定律列出方程；(5)解方程，得出结论。,4、对表达式m1v1+m2v2=m1v1，+m2v2，中速度的理解：,（1）注意速度的矢量性：应用动量守恒定律时应规定正方向。,（2）注意速度的相对性：各物体的速度应相对于同一惯性参考系的速度，通常以地面为参考系。,（3）注意速度的同时性：即v1、v2对应同一时刻，v1，、v2，对应于同一时刻。,注意： 应用动量守恒定律分析问题时研究的对象不是一个物体，而是相互作用的两个或多个物体组成的物体系。应用时注意选系统；注意区分内力和外力 动量守恒定律的表达式实际上是一个矢量式。处理一维问题时，注意规定正方向。动量守恒定律指的是系统任一瞬时的动量矢量和恒定。应

10、用动量守恒定律时，各物体的速度必须是相对同一惯性系的速度。一般以地面为参考系。区分“外力之和”：把作用在系统上的所有外力平移到某点后算出的矢量和。 “合外力”：作用在某个物体(质点)上的外力的矢量和。,练习2、关于碰撞的“初状态”和“末状态”，下列说法正确的是（ ）A、“初状态”指碰撞前任意时刻的状态B、“初状态”指物体刚要发生作用时的状态C、“末状态”指碰撞后任意时刻的状态D、“末状态”指碰撞时，相互作用刚结束的状态,BD,练习3 P16,动量守恒定律,条件,系统不受外力，或受外力之和为0 （严格）,当F内F外时,系统动量可视为守恒（近似）,公式,m11+ m22= m11+ m22,理解,

11、系统性,矢量性,同时性,内容,一个系统不受外力或所受外 力之和为零，这个系统的总动量保持不变,小结：,相对性,一 、系统、内力和外力 1、存在力的作用的几个物体组成了一个系统 2、内力: 系统内各个物体之间的作用力 外力: 系统外部所施加的力,二、动量守恒定律 1、内容：如果一个系统不受外力，或者所受的外力之和等于零，这个系统的总动量保持不变 2、条件：F外0 3、表达式： m1v1+m2v2m1v1/+m2v2/ 4、注意点： 区分内力和外力，要正确的判断是否所受合外力等于零以便判断动量是否守恒 在总动量一定的情况下，每个物体的动量可以发生很大的变化 当碰撞前后在一条直线上运动时，可以先设定

12、正方向，与正方向相同的速度取为正，跟正方向相反的速度取为负,新课标高中物理选修35,第十六章 动量守恒定律,3 动量守恒定律(二),1动量守恒定律的内容是什么？2分析动量守恒定律成立条件有哪些？,F合=0（严格条件） F内远大于F外（近似条件） 某方向上合力为0，在这个方向上成立。,一个系统不受外力或者所受外力的和为零，这个系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。,m11+ m22= m11+ m22,回顾：,两个磁性很强的磁铁，分别固定在A、B两辆小车上，A车的总质量为4.0kg，B车的总质量为2.0kg。A、B两辆小车放在光滑的水平面上，它们相向运动，A车的速度是5.0m/s，方向

13、水平向右；B车的速度是3.0m/s,方向水平向左。由于两车上同性磁极的相互排斥，某时刻B车向右以8.0m/s的水平速度运动，求 （1）此时A车的速度； （2）这一过程中，B车的动量增量。,【问题】,总结一下应用动量守恒定律解题的思路,一、应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法 分析题意，确定研究对象和过程； 分析作为研究对象的系统内各物体的受力情况，分清内力与外力,确定系统动量是否守恒； 在确认动量守恒的前提下，确定所研究的相互作用过程的始末状态，规定正方向，确定始、末状态的动量值的表达式； 列动量守恒方程； 求解，如果求得的是矢量，要注意它的正负，以确定它的方向.,二、动量守恒定律和牛顿运动定

14、律 P12,请设计模型用牛顿运动定律推导动量守恒定律,例1、,爆炸类问题,三、关于爆炸问题1爆炸问题的特点最简单的爆炸问题是质量为m的物体，炸裂成两块，这样我们就可以认为未炸裂前是由质量为m1和(m- m1)的两块组成爆炸过程时间短，爆炸力很大，炸裂的两块间的内力远大于它们所受的重力，所以可认为爆炸前后系统的动量守恒2爆炸过程初状态是指炸弹将要爆炸前瞬间的状态，末状态是指爆炸力刚停止作用时的状态，只要抓住过程的初末状态，即可根据动量守恒定律列式求解。,例题还可以变化为：已知爆炸后与初速度的方向一致的那块弹片(质量为m-m1)的速度，求另一块弹片(质量为m1)的速度。将会在结论的讨论中发现m1速

15、度有三种可能性：其方向仍然向前、为零或反方向。还可以用矢量图来反应这一情况。这类问题很典型。人从运动着的滑板车向前跳出，就属于这类问题。,例题分析：进一步加深了对动量守恒定律的守恒条件和矢量性的理解。在分析例题时，（一）要明确题目中的 、 、 均是指的速度矢量，包含大小和方向；（二）要明确内力远远大于外力时，动量守恒定律依然成立；（三）要明确教材上列出的动量守恒的方程是矢量方程，最后选择正方向讨论 方向。,例2、,人船类问题,练1：如图1所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人从静止开始从船头走到船尾，不计水的阻力，求船和人对地面的位移各为多少？,练2：质量为M的气球上有一个质量为

16、m的人,气球静止于距地面为h高度处。从气球上放下一根不计质量的绳。为使此人沿绳滑至地面，绳的长度至少多长？,系统初动量为零的情况,练：在高速公路上发生一起交通事故，一辆质量为1500 kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为3000 kg向北行驶的卡车，碰后两车接在一起，并向南滑行了一段距离后停止.根据测速仪的测定，长途客车碰前以20 m/s的速度行驶，由此可判断卡车碰前的行驶速率为（ ）A小于10 m/sB大于10 m/s小于20 m/sC大于20 m/s小于30 m/sD大于30 m/s小于40 m/s,A,例3、如图所示，甲车的质量是2 kg，静止在光滑水平面上，上表面光滑，右端放一个

17、质量为1 kg的小物体.乙车质量为4 kg，以5 m/s的速度向左运动，与甲车碰撞以后甲车获得8 m/s的速度，物体滑到乙车上.若乙车足够长，上表面与物体的动摩擦因数为0.2，则物体在乙车上表面滑行多长时间相对乙车静止?（g取10 m/s2）,解：乙与甲碰撞动量守恒： m乙v乙= m乙v乙+ m甲v甲 小物体m在乙上滑动至有共同速度v，对小物体与乙车运用动量守恒定律得 m乙v乙=（m+m乙）v对小物体应用牛顿第二定律得 a=g所以 t=v/g 代入数据得 t=0.4s,四、动量守恒定律的普适性,例4、如图所示，质量为M=1kg的长木板，静止放置在光滑水平桌面上，有一个质量为m=0.2kg大小不计的物体以6m/s的水平速度从木板左端冲上木板，在木板上滑行了2s后跟木板相对静止（g取10m/s2）。求：（1）木板获得的速度（2）物体与木板间的动摩擦因数,本节小结：明确牛顿运动定律和动量守恒定律不是等价的，动量守恒定律是一个独立的实验定律，它适用于目前为止物理学研究的一切领域，而牛顿运动定律只适用于宏观、低速的情形。应用动量守恒定律解决碰撞等问题时不涉及过程中的复杂受力情况，更为方便。,