滬科技版（2020）選修第一冊第一章 動量第三節(jié) 動量守恒定律精品ppt課件

這是一份滬科技版（2020）選修第一冊第一章 動量第三節(jié) 動量守恒定律精品ppt課件，共34頁。PPT課件主要包含了學(xué)習(xí)目標(biāo)，m1v1′－m1v1，m2v2′－m2v2，－F2，m1v1＋m2v2，動量守恒定律，兩個或多個，系統(tǒng)中，不受外力，所受外力的矢量和為0等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1.了解系統(tǒng)、內(nèi)力和外力的概念.2.理解動量守恒定律及其表達(dá)式，理解動量守恒條件.3.能用牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)出動量守恒定律的表達(dá)式，了解動量 守恒定律的普適性.4.能用動量守恒定律解決實際問題.
冰壺運(yùn)動中，猜一下冰壺碰撞前后兩冰壺的動量之和不變的結(jié)論是否還適用，怎樣證明這一規(guī)律普遍適用？
現(xiàn)實生活中，研究多物體碰撞往往更具有實際意義
一、相互作用的兩個物體的動量改變
如圖所示，質(zhì)量為m2的B物體追上質(zhì)量為m1的A物體，并發(fā)生碰撞，設(shè)A、B兩物體碰前速度分別為v1、v2(v2>v1)，碰后速度分別為v1′、v2′，碰撞時間很短，設(shè)為Δt.
根據(jù)動量定理：對A：F1Δt＝ ①對B：F2Δt＝ ②由牛頓第三定律F1＝ ③由①②③得兩物體總動量關(guān)系為：m1v1′＋m2v2′＝___________
1.系統(tǒng)、內(nèi)力與外力(1)系統(tǒng)：　　　　　　相互作用的物體構(gòu)成的整體叫作一個力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng).(2)內(nèi)力：　　　物體間的作用力.(3)外力：系統(tǒng)　　的物體施加給系統(tǒng)內(nèi)物體的力.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＝　　　　　　　(作用前后總動量相等).(3)適用條件：系統(tǒng)　　　　或者所受外力的　　　　　.(4)普適性：動量守恒定律既適用于低速物體，也適用于高速物體.既適用于宏觀物體，也適用于　　物體.
m1v1′＋m2v2′
1.研究對象：相互作用的物體組成的力學(xué)系統(tǒng).2.動量守恒定律的成立條件(1)系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零.(2)系統(tǒng)受外力作用，但內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于合外力，外力相對來說可以忽略不計（如爆炸、碰撞等），此時動量近似守恒.(3)系統(tǒng)受到的合外力不為零，但在某一方向上合外力為零(或某一方向上內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力)，則系統(tǒng)在該方向上動量守恒.
3.動量守恒定律的三個特性(1)矢量性：公式中的v1、v2、v1′和v2′都是矢量，只有它們在同一直線上，并先選定正方向，確定各速度的正、負(fù)(表示方向)后，才能用代數(shù)方法運(yùn)算.(2)相對性：公式中的v1、v2、v1′和v2′應(yīng)是相對同一參考系的速度，一般取相對地面的速度.(3)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)；不僅適用于低速宏觀物體組成的系統(tǒng)，也適用于接近光速運(yùn)動的微觀粒子組成的系統(tǒng).
例1　關(guān)于動量守恒的條件，下列說法正確的是A.只要系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力，動量不可能守恒B.只要系統(tǒng)所受外力做的功為零，動量一定守恒C.只要系統(tǒng)所受合外力的沖量為零，動量一定守恒D.若系統(tǒng)中物體加速度不為零，動量一定不守恒
解析　只要系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動量就守恒，與系統(tǒng)內(nèi)是否存在摩擦力無關(guān)，故A錯誤；系統(tǒng)所受外力做的功為零，系統(tǒng)所受合外力不一定為零，系統(tǒng)動量不一定守恒，如用繩子拴著一個小球，讓小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，小球轉(zhuǎn)動的過程中，系統(tǒng)外力做功為零，但小球的動量不守恒，故B錯誤；力與力的作用時間的乘積是力的沖量，系統(tǒng)所受合外力的沖量為零，即合外力為零，則系統(tǒng)動量守恒，故C正確；碰撞過程，兩個物體的加速度都不為零即合力都不為零，但系統(tǒng)的動量卻守恒，故D錯誤.
例2　如圖所示，A、B兩物體質(zhì)量之比為mA∶mB＝3∶2，原來靜止在足夠長的平板小車C上，A、B間有一根被壓縮的彈簧，地面光滑.當(dāng)兩物體被同時釋放后，則A.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同，則　A、B組成系統(tǒng)的動量守恒B.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)不相同，則A、B、C組成系統(tǒng)　的動量不守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等，則A、B組成系統(tǒng)的動量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小不相等，則A、B、C組成系統(tǒng)的動量不守恒
解析　若μA＝μB，因mA∶mB＝3∶2，故FfA∶FfB＝3∶2，A、B組成的系統(tǒng)合外力不為零，所以A、B組成的系統(tǒng)動量不守恒，A項錯誤；
當(dāng)FfA＝FfB時，A、B組成的系統(tǒng)合外力為零，動量守恒，C項正確；當(dāng)把A、B、C作為系統(tǒng)時，由于地面光滑，故不論A、B與C之間摩擦力大小情況如何，系統(tǒng)受到的合外力均等于0，所以A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒，故B、D項錯誤.
系統(tǒng)動量是否守恒的判定方法1.選定研究對象及研究過程，分清外力與內(nèi)力.2.分析系統(tǒng)受到的外力矢量和是否為零，若外力矢量和為零，則系統(tǒng)動量守恒；若外力在某一方向上合力為零，則在該方向上系統(tǒng)動量守恒.系統(tǒng)動量嚴(yán)格守恒的情況很少，在分析具體問題時要注意把實際過程理想化.3.多個物體情況下，選取不同的物體組成系統(tǒng)，會得出不同的結(jié)論.
1.動量守恒定律的常用表達(dá)式(1)p＝p′：相互作用前系統(tǒng)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)，作用前動量的矢量和等于作用后動量的矢量和.(3)Δp1＝－Δp2：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)Δp＝0：系統(tǒng)總動量增量為零.
2.應(yīng)用動量守恒定律解題的步驟
例3　如圖所示，A、B兩個大小相同、質(zhì)量不等的小球放在光滑水平地面上，A以3 m/s的速率向右運(yùn)動，B以1 m/s的速率向左運(yùn)動，發(fā)生正碰后A、B兩小球都以2 m/s的速率反彈，求A、B兩小球的質(zhì)量之比.
解析　取水平向右為正方向，則有vA＝3 m/s，vB＝－1 m/svA′＝－2 m/s，vB′＝2 m/s根據(jù)動量守恒定律得mAvA＋mBvB＝mAvA′＋mBvB′代入數(shù)據(jù)解得：mA∶mB＝3∶5.
針對訓(xùn)練　一輛平板車沿光滑水平面運(yùn)動，車的質(zhì)量m＝20 kg，運(yùn)動速度v0＝4 m/s，求下列情況下車穩(wěn)定后的速度大?。?1)一個質(zhì)量m′＝2 kg的沙包從5 m高處落入車內(nèi)；
解析　豎直下落的沙包在水平方向上速度為零，動量為零，系統(tǒng)在水平方向上動量守恒，取v0的方向為正方向，由動量守恒定律得mv0＝(m＋m′)v′，
(2)將一個質(zhì)量m′＝2 kg的沙包以5 m/s的速度迎面扔入車內(nèi).
解析　取v0的方向為正方向，由動量守恒定律得mv0－m′v＝(m＋m′)v″
例4　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3 m/s，方向向右，乙車速度大小為2 m/s，方向向左并與甲車速度方向在同一直線上，如圖所示.(1)當(dāng)乙車速度為零時，甲車的速度多大？方向如何？
答案　1 m/s　方向向右
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＝3 m/s，v乙＝－2 m/s.根據(jù)動量守恒定律得：mv甲＋mv乙＝mv甲′，代入數(shù)據(jù)解得v甲′＝v甲＋v乙＝(3－2) m/s＝1 m/s，方向向右.
(2)由于磁性極強(qiáng)，故兩車不會相碰，那么兩車的距離最近時，乙車的速度是多大？方向如何？
答案　0.5 m/s　方向向右
解析　兩車的距離最近時，兩車速度相同，設(shè)為v′，由動量守恒定律得：mv甲＋mv乙＝mv′＋mv′.
SUITANGYANLIAN　 ZHUDIANLUOSHI
1.(動量守恒的判斷)如圖所反映的物理過程中，系統(tǒng)動量守恒的是
A.只有甲和乙 B.只有丙和丁C.只有甲和丙 D.只有乙和丁
解析　題圖甲中，在光滑水平面上，子彈水平射入木塊的過程中，子彈和木塊組成的系統(tǒng)動量守恒.題圖丙中兩球勻速下降，說明兩球組成的系統(tǒng)在豎直方向上所受的合外力為零，細(xì)線斷裂后，兩球組成的系統(tǒng)動量守恒，它們在水中運(yùn)動的過程中，兩球整體受力情況不變，遵循動量守恒定律.
題圖乙中系統(tǒng)受到墻的彈力作用，題圖丁中斜面是固定的，題圖乙、丁所示過程系統(tǒng)所受合外力不為零，動量不守恒，故只有題圖甲、丙系統(tǒng)動量守恒，故C正確.
2.(動量守恒定律的理解)(2021·梁集中學(xué)高二第一次調(diào)研)我國女子短道速滑隊在世錦賽上實現(xiàn)女子3 000 m接力三連冠.如圖所示，觀察發(fā)現(xiàn)，“接棒”的運(yùn)動員甲提前站在“交棒”的運(yùn)動員乙前面，并且開始向前滑行，待乙追上甲時，乙猛推甲一把，使甲獲得更大的速度向前沖出.在乙推甲的過程中，忽略運(yùn)動員與冰面間在水平方向上的相互作用，則A.甲對乙的沖量一定與乙對甲的沖量相同B.相互作用的過程中甲與乙組成的系統(tǒng)滿足機(jī)械能守恒定律C.相互作用的過程中甲與乙組成的系統(tǒng)滿足動量守恒定律D.甲、乙的動量變化量一定相同
解析　甲對乙的作用力與乙對甲的作用力等大反向，它們的沖量也等大反向，故A錯誤.由于乙推甲的過程，其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，故機(jī)械能不守恒，B錯誤.
甲、乙相互作用的過程，系統(tǒng)水平方向不受外力的作用，豎直方向所受合外力為零，故系統(tǒng)的動量守恒，此過程甲的動量增大，乙的動量減小，二者動量的變化量大小相等、方向相反，故C正確，D錯誤.
3.(動量守恒定律的應(yīng)用)如圖所示，放在光滑水平面上的兩物體，它們之間有一個被壓縮的輕質(zhì)彈簧，用細(xì)線把它們拴住.已知兩物體靜止且質(zhì)量之比為m1∶m2＝2∶1，把細(xì)線燒斷后，兩物體被彈開，速度大小分別為v1和v2，動能大小分別為Ek1和Ek2，則下列判斷正確的是A.彈開時，v1∶v2＝1∶1B.彈開時，v1∶v2＝2∶1C.彈開時，Ek1∶Ek2＝2∶1D.彈開時，Ek1∶Ek2＝1∶2
解析　兩物體與彈簧組成的系統(tǒng)所受合外力為零，根據(jù)動量守恒定律知，m1v1－m2v2＝0，所以v1∶v2＝m2∶m1＝1∶2，選項A、B錯誤；
由Ek＝　 得，Ek1∶Ek2＝m2∶m1＝1∶2，選項C錯誤，D正確.
4.(動量守恒定律的應(yīng)用)某同學(xué)質(zhì)量為60 kg，在軍事訓(xùn)練中要求他從岸上以大小為2 m/s的速度跳到一條向他緩緩漂來的小船上，然后去執(zhí)行任務(wù)，小船的質(zhì)量是140 kg，原來的速度大小是0.5 m/s，該同學(xué)上船后又跑了幾步，最終停在船上(船未與岸相撞)，不計水的阻力，求：(1)人跳上船后，船的最終速度；
解析　規(guī)定該同學(xué)原來的速度方向為正方向.設(shè)該同學(xué)上船后，船與該同學(xué)的共同速度為v.該同學(xué)跳上小船后與小船達(dá)到共同速度的過程，該同學(xué)和船組成的系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)的動量守恒，則由動量守恒定律得m人v人－m船v船＝(m人＋m船)v，代入數(shù)據(jù)解得v＝0.25 m/s，方向與該同學(xué)原來的速度方向相同；