粵教版選修35 動量　動量守恒定律(二) 課件 （共37張）.pptx

第一章 第二節(jié)動量動量守恒定律 二 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 理解系統(tǒng) 內(nèi)力 外力的概念 2 知道動量守恒定律的內(nèi)容及表達(dá)式 理解守恒的條件 3 了解動量守恒定律的普遍意義 會初步利用動量守恒定律解決實際問題 內(nèi)容索引 知識探究 題型探究 達(dá)標(biāo)檢測 知識探究 答案內(nèi)力是系統(tǒng)內(nèi)物體之間的作用力 外力是系統(tǒng)以外的物體對系統(tǒng)以內(nèi)的物體的作用力 一個力是內(nèi)力還是外力關(guān)鍵是看選擇的系統(tǒng) 如果將甲和乙看成一個系統(tǒng) 丙車對乙車的力是外力 如果將三車看成一個系統(tǒng) 丙對乙的力是內(nèi)力 一 動量守恒定律 1 如圖1所示 公路上三輛汽車發(fā)生了追尾事故 如果將甲 乙兩輛汽車看做一個系統(tǒng) 丙車對乙車的作用力是內(nèi)力 還是外力 如果將三車看成一個系統(tǒng) 丙對乙的力是內(nèi)力還是外力 圖1 答案 2 如圖2所示 水平桌面上的兩個小球 質(zhì)量分別為m1和m2 沿著同一直線向相同的方向做勻速運(yùn)動 速度分別是v1和v2 v2 v1 當(dāng)?shù)诙€小球追上第一個小球時兩球發(fā)生碰撞 碰撞后兩球的速度分別為v1 和v2 試用動量定理和牛頓第三定律推導(dǎo)兩球碰前總動量m1v1 m2v2與碰后總動量m1v1 m2v2 的關(guān)系 答案 圖2 答案設(shè)碰撞過程中兩球間的作用力分別為f1 f2 相互作用時間為t根據(jù)動量定理 f1t m1 v1 v1 f2t m2 v2 v2 因為f1與f2是兩球間的相互作用力 根據(jù)牛頓第三定律知 f1 f2 則有 m1v1 m1v1 m2v2 m2v2 即m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 此式表明兩球在相互作用前的總動量等于相互作用后的總動量 這就是動量守恒定律的表達(dá)式 1 系統(tǒng) 內(nèi)力與外力 1 系統(tǒng) 相互作用的物體組成一個力學(xué)系統(tǒng) 2 內(nèi)力 物體間的相互作用力 3 外力 系統(tǒng)物體對系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力 兩個或多個 系統(tǒng)內(nèi)部 外部 2 動量守恒定律 1 內(nèi)容 如果一個系統(tǒng) 或者 這個系統(tǒng)的總動量保持不變 2 表達(dá)式 m1v1 m2v2 作用前后動量相等 3 適用條件 系統(tǒng)或者所受外力的矢量和 不受外力 所受外力的矢量和為零 m1v1 m2v2 不受外力 為零 判斷下列說法的正誤 1 一個系統(tǒng)初 末態(tài)動量大小相等 即動量守恒 2 兩個做勻速直線運(yùn)動的物體發(fā)生碰撞 兩個物體組成的系統(tǒng)動量守恒 3 只要系統(tǒng)受到的外力的功為零 動量就守恒 4 只要系統(tǒng)所受到的合力的沖量為零 動量就守恒 5 系統(tǒng)動量守恒也就是系統(tǒng)的動量變化量為零 二 對動量守恒定律的認(rèn)識 如圖3所示 進(jìn)行太空行走的宇航員a和b的質(zhì)量分別為80kg和100kg 他們攜手遠(yuǎn)離空間站 相對空間站的速度為0 1m s a將b向空間站方向輕推后 a的速度變?yōu)? 2m s 1 a b二人相互作用時動量守恒嗎 圖3 答案守恒 解析 答案 解析規(guī)定遠(yuǎn)離空間站的方向為正方向 則v0 0 1m s va 0 2m s根據(jù)動量守恒定律 ma mb v0 mava mbvb代入數(shù)據(jù)可解得vb 0 02m s 方向為遠(yuǎn)離空間站方向 2 如果守恒 應(yīng)以什么為參考系 答案以空間站為參考系 答案 3 輕推后b的速度大小是多少 方向如何 答案0 02m s遠(yuǎn)離空間站方向 對動量守恒定律的理解1 對系統(tǒng) 總動量保持不變 的理解 1 系統(tǒng)在整個過程中任意兩個時刻的都相等 不能誤認(rèn)為只是初 末兩個狀態(tài)的總動量相等 2 系統(tǒng)的總動量保持不變 但系統(tǒng)內(nèi)每個物體的動量可能都在不斷變化 總動量 2 動量守恒定律的 四性 1 矢量性 動量守恒定律的表達(dá)式是一個 2 相對性 動量守恒定律中 系統(tǒng)中各物體在相互作用前后的動量必須相對于同一慣性系 各物體的速度通常均為相對于的速度 矢量式 地面 3 同時性 動量守恒定律中 p1 p2 必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用前同一時刻的動量 p1 p2 必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用后同一時刻的動量 4 普適性 動量守恒定律不僅適用于兩個物體組成的系統(tǒng) 也適用于多個物體組成的系統(tǒng) 不僅適用于宏觀物體組成的系統(tǒng) 也適用于微觀粒子組成的系統(tǒng) 如圖4所示 甲木塊的質(zhì)量為m1 以速度v沿光滑水平地面向前運(yùn)動 正前方有一靜止的 質(zhì)量為m2的乙木塊 乙木塊上連有一輕質(zhì)彈簧 甲木塊與彈簧接觸后a 甲木塊的動量守恒b 乙木塊的動量守恒c 甲 乙兩木塊所組成系統(tǒng)的動量守恒d 甲 乙兩木塊所組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 圖4 答案 題型探究 一 動量守恒條件的理解 1 系統(tǒng)不受外力作用 這是一種理想化的情形 2 系統(tǒng)受外力作用 但所受合外力為零 3 系統(tǒng)受外力作用 但當(dāng)系統(tǒng)所受的外力遠(yuǎn)小于系統(tǒng)內(nèi)各物體間的內(nèi)力時 系統(tǒng)的總動量近似守恒 例如 拋出去的手榴彈在空中爆炸的瞬間 彈片所受火藥爆炸時的內(nèi)力遠(yuǎn)大于其重力 重力可以完全忽略不計 系統(tǒng)的動量近似守恒 4 系統(tǒng)受外力作用 所受的合外力不為零 但在某一方向上合外力為零 則系統(tǒng)在該方向上動量守恒 例1 多選 如圖5所示 a b兩物體質(zhì)量之比ma mb 3 2 原來靜止在平板小車c上 a b間有一根被壓縮的彈簧 地面光滑 當(dāng)彈簧突然釋放后 則下列說法正確的是a 若a b與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同 a b組成的系統(tǒng)動量守恒b 若a b與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同 a b c組成的系統(tǒng)動量守恒c 若a b所受的摩擦力大小相等 a b組成的系統(tǒng)動量守恒d 若a b所受的摩擦力大小相等 a b c組成的系統(tǒng)動量守恒 解析 答案 圖5 解析如果a b與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同 彈簧釋放后 a b分別相對于小車向左 向右滑動 它們所受的滑動摩擦力fa向右 fb向左 由于ma mb 3 2 所以fa fb 3 2 則a b組成的系統(tǒng)所受的外力之和不為零 故其動量不守恒 a選項錯 對a b c組成的系統(tǒng) a b與c間的摩擦力為內(nèi)力 該系統(tǒng)所受的外力為豎直方向上的重力和支持力 它們的合力為零 故該系統(tǒng)的動量守恒 b d選項均正確 若a b所受摩擦力大小相等 則a b組成的系統(tǒng)的外力之和為零 故其動量守恒 c選項正確 1 動量守恒定律的研究對象是相互作用的物體組成的系統(tǒng) 判斷系統(tǒng)的動量是否守恒 與選擇哪幾個物體作為系統(tǒng)和分析哪一段運(yùn)動過程有直接關(guān)系 2 判斷系統(tǒng)的動量是否守恒 要注意守恒的條件是不受外力或所受合外力為零 因此要分清哪些力是內(nèi)力 哪些力是外力 3 一般來說 系統(tǒng)的動量守恒時 系統(tǒng)內(nèi)各物體的動量是變化的 但系統(tǒng)內(nèi)各物體的動量的矢量和是不變的 針對訓(xùn)練1如圖6所示 小車與木箱緊挨著靜放在光滑的水平冰面上 現(xiàn)有一男孩站在小車上用力向右迅速推出木箱 關(guān)于上述過程 下列說法正確的是a 男孩和木箱組成的系統(tǒng)動量守恒b 小車與木箱組成的系統(tǒng)動量守恒c 男孩 小車與木箱三者組成的系統(tǒng)動量守恒d 木箱的動量增量與男孩 小車的總動量增量相同 圖6 解析 答案 解析由動量守恒定律成立的條件可知男孩 小車與木箱三者組成的系統(tǒng)動量守恒 選項a b錯誤 c正確 木箱的動量增量與男孩 小車的總動量增量大小相等 方向相反 選項d錯誤 二 動量守恒定律的簡單應(yīng)用 1 動量守恒定律不同表現(xiàn)形式的表達(dá)式的含義 1 p p 系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p 2 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng) 作用前的動量和等于作用后的動量和 3 p1 p2 相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng) 一個物體的動量變化量與另一個物體的動量變化量大小相等 方向相反 4 p 0 系統(tǒng)總動量增量為零 2 應(yīng)用動量守恒定律的解題步驟 例2將兩個完全相同的磁鐵 磁性極強(qiáng) 分別固定在質(zhì)量相等的小車上 水平面光滑 開始時甲車速度大小為3m s 乙車速度大小為2m s 方向相反并在同一直線上 如圖7所示 1 當(dāng)乙車速度為零時 甲車的速度多大 方向如何 圖7 答案1m s方向向右 解析 答案 解析兩個小車及磁鐵組成的系統(tǒng)在水平方向不受外力作用 兩車之間的磁力是系統(tǒng)內(nèi)力 系統(tǒng)動量守恒 設(shè)向右為正方向 v甲 3m s v乙 2m s 據(jù)動量守恒得 mv甲 mv乙 mv甲 代入數(shù)據(jù)解得v甲 v甲 v乙 3 2 m s 1m s 方向向右 2 由于磁性極強(qiáng) 故兩車不會相碰 那么兩車的距離最小時 乙車的速度是多大 方向如何 答案0 5m s方向向右 解析兩車相距最小時 兩車速度相同 設(shè)為v 由動量守恒得 mv甲 mv乙 mv mv 解析 答案 例3如圖8所示 一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進(jìn)入太空預(yù)定位置 由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離 已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1 后部分的箭體質(zhì)量為m2 分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行 若忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化 則分離后衛(wèi)星的速率v1為a v0 v2b v0 v2 解析 答案 圖8 解析根據(jù)動量守恒定律有 m1 m2 v0 m1v1 m2v2 可得v1 v0 v0 v2 故選d 應(yīng)用動量守恒定律解題 在規(guī)定正方向的前提下 要注意各已知速度的正負(fù)號 求解出未知速度的正負(fù)號 一定要指明速度方向 針對訓(xùn)練2質(zhì)量m1 10g的小球在光滑的水平桌面上以30cm s的速率向右運(yùn)動 恰遇上質(zhì)量為m2 50g的小球以10cm s的速率向左運(yùn)動 碰撞后 小球m2恰好停止 則碰后小球m1的速度大小和方向如何 答案20cm s方向向左 解析碰撞過程中 兩小球組成的系統(tǒng)所受合外力為零 動量守恒 設(shè)向右為正方向 則v1 30cm s v2 10cm s v2 0 由動量守恒定律列方程m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 代入數(shù)據(jù)解得v1 20cm s 故碰后小球m1的速度大小為20cm s 方向向左 解析 答案 達(dá)標(biāo)檢測 1 多選 如圖9所示 在光滑水平地面上有a b兩個木塊 a b之間用一輕彈簧連接 a靠在墻壁上 用力f向左推b使兩木塊之間的彈簧壓縮并處于靜止?fàn)顟B(tài) 若突然撤去力f 則下列說法中正確的是a 木塊a離開墻壁前 a b和彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒 機(jī)械能也守恒b 木塊a離開墻壁前 a b和彈簧組成的系統(tǒng)動量不守恒 但機(jī)械能守恒c 木塊a離開墻壁后 a b和彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒 機(jī)械能也守恒d 木塊a離開墻壁后 a b和彈簧組成的系統(tǒng)動量不守恒 但機(jī)械能守恒 解析 答案 1 2 3 4 圖9 解析若突然撤去力f 木塊a離開墻壁前 墻壁對木塊a有作用力 所以a b和彈簧組成的系統(tǒng)動量不守恒 但由于a沒有離開墻壁 墻壁對木塊a不做功 所以a b和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 選項a錯誤 選項b正確 木塊a離開墻壁后 a b和彈簧組成的系統(tǒng)所受合外力為零 所以系統(tǒng)動量守恒且機(jī)械能守恒 選項c正確 選項d錯誤 1 2 3 4 2 解放軍魚雷快艇在南海海域附近執(zhí)行任務(wù) 假設(shè)魚雷快艇的總質(zhì)量為m 以速度v前進(jìn) 現(xiàn)沿快艇前進(jìn)方向發(fā)射一顆質(zhì)量為m的魚雷后 快艇速度減為原來的 不計水的阻力 則魚雷的發(fā)射速度為 答案 解析 解析設(shè)快艇的速度方向為正方向 根據(jù)動量守恒定律有 1 2 3 4 3 如圖10所示 質(zhì)量為m的小車置于光滑的水平面上 車的上表面粗糙 有一質(zhì)量為m的木塊以初速度v0水平地滑至車的上表面 若車足夠長 則a 木塊的最終速度為v0b 由于車上表面粗糙 小車和木塊所組成的系統(tǒng)動量不守恒c 車上表面越粗糙 木塊減少的動量越多d 車上表面越粗糙 小車獲得的動量越多 圖10 答案 解析 1 2 3 4 解析由m和m組成的系統(tǒng)水平