《2018-2019高中物理 第16章 動(dòng)量守恒定律 16.3 動(dòng)量守恒定律課件 新人教版選修3-5.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第16章 動(dòng)量守恒定律 16.3 動(dòng)量守恒定律課件 新人教版選修3-5.ppt（65頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、3動(dòng)量守恒定律,【自主預(yù)習(xí)】1.系統(tǒng)、內(nèi)力和外力:(1)系統(tǒng):相互作用的兩個(gè)或多個(gè)物體組成一個(gè)_。(2)內(nèi)力:系統(tǒng)_物體間的相互作用力。(3)外力:系統(tǒng)_的物體對(duì)系統(tǒng)的作用力。,整體,內(nèi)部,以外,2.動(dòng)量守恒定律:(1)內(nèi)容:如果一個(gè)系統(tǒng)不受_,或者所受_的矢量和為0,這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量_。(2)表達(dá)式:對(duì)兩個(gè)物體組成的系統(tǒng),常寫成:m1v1+m2v2=_。(3)適用條件:系統(tǒng)不受_或者所受_的矢量和為零。,外力,外力,保持不變,m1v1+m2v2,外力,外力,3.動(dòng)量守恒定律的普適性:(1)動(dòng)量守恒定律只涉及過(guò)程始末兩個(gè)狀態(tài),與過(guò)程中力的細(xì)節(jié)無(wú)關(guān)。(2)近代物理的研究對(duì)象已經(jīng)擴(kuò)展到我們直接經(jīng)驗(yàn)
2、所不熟悉的_、_領(lǐng)域,牛頓運(yùn)動(dòng)定律不再適用,而動(dòng)量守恒定律仍然正確。,高速,微觀,(3)動(dòng)量守恒定律是一個(gè)獨(dú)立的_定律,它適用于目前為止物理學(xué)研究的_領(lǐng)域。,實(shí)驗(yàn),一切,【預(yù)習(xí)小測(cè)】1.質(zhì)量為2kg的小車以2m/s的速度沿光滑的水平面向右運(yùn)動(dòng),若將質(zhì)量為0.5kg的砂袋以3m/s的水平速度迎面扔上小車,則砂袋與小車一起運(yùn)動(dòng)的速度的大小和方向是()A.1.0m/s,向右B.1.0m/s,向左C.2.2m/s,向右D.2.2m/s,向左,【解析】選A。設(shè)小車質(zhì)量為m1,小車速度為v1,砂袋質(zhì)量為m2,砂袋速度為v2,共同速度為v共,由動(dòng)量守恒定律得m1v1-m2v2=(m1+m2)v共,得v共=1
3、m/s,方向向右,A項(xiàng)正確。,2.關(guān)于系統(tǒng)動(dòng)量守恒的條件,下列說(shuō)法中正確的是()A.只要系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力,系統(tǒng)的動(dòng)量就不可能守恒B.只要系統(tǒng)中有一個(gè)物體具有加速度,系統(tǒng)的動(dòng)量就不守恒C.只要系統(tǒng)所受的合外力為零,系統(tǒng)的動(dòng)量就守恒D.系統(tǒng)中所有物體的加速度都為零時(shí),系統(tǒng)的總動(dòng)量不一定守恒,【解析】選C。根據(jù)動(dòng)量守恒的條件即系統(tǒng)所受外力的矢量和為零可知,選項(xiàng)C正確;系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力,與系統(tǒng)所受外力無(wú)關(guān),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;系統(tǒng)內(nèi)各物體之間有著相互作用,對(duì)單個(gè)物體來(lái)說(shuō),合外力不一定為零,加速度不一定為零,但整個(gè)系統(tǒng)所受的合外力仍可為零,動(dòng)量守恒,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;系統(tǒng)內(nèi)所有物體的加速度都為零時(shí),各物體的速度恒定,
4、動(dòng)量恒定,總動(dòng)量一定守恒,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。,3.如圖,質(zhì)量為M的小船在靜止水面上以速率v0向右勻速行駛,一質(zhì)量為m的救生員站在船尾,相對(duì)小船靜止。若救生員以相對(duì)水面速率v水平向左躍入水中,則救生員躍出后小船的速率為(),【解析】選C。人在躍出的過(guò)程中,船、人組成的系統(tǒng)水平方向上動(dòng)量守恒,規(guī)定向右為正方向。則:(M+m)v0=Mv-mv,解得:v=v0+(v0+v)。故選C。,主題一對(duì)動(dòng)量守恒守恒定律的理解【互動(dòng)探究】探究點(diǎn)1動(dòng)量守恒定律,情景1:如圖甲所示,人用彈簧在水平地面上拉箱子。情景2:在光滑水平面上做勻速運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)小球。,(1)圖甲中,木箱、彈簧和人組成一個(gè)系統(tǒng),受到重力、支持力、摩擦力和
5、彈簧彈力作用,哪些是內(nèi)力?哪些是外力?提示:重力、支持力、摩擦力的施力物體分別是地球和地面,是外力;彈簧彈力是系統(tǒng)內(nèi)物體間的作用力,是內(nèi)力。,(2)一個(gè)力對(duì)某系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是外力,這個(gè)力能變成內(nèi)力嗎?提示:能。要看所選擇的系統(tǒng),一個(gè)力對(duì)A系統(tǒng)是外力,對(duì)B系統(tǒng)可能就是內(nèi)力,如發(fā)射炮彈時(shí),地面對(duì)炮車的力針對(duì)炮彈和炮車組成的系統(tǒng)是外力,但選取炮彈、炮車及地球?yàn)橄到y(tǒng),則地面對(duì)炮車的力為內(nèi)力。,(3)在情景2中,設(shè)兩小球質(zhì)量分別是m1和m2,沿著同一直線向相同的方向運(yùn)動(dòng),速度分別是v1和v2,且v1v2,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,m2追上了m1,兩球發(fā)生碰撞,碰撞后的速度分別是v1和v2。試推導(dǎo)m1、m2在碰撞前后是否
6、滿足動(dòng)量守恒定律。,提示:設(shè)兩個(gè)小球在碰撞過(guò)程中所受到的平均作用力分別為F1和F2,對(duì)第一、二個(gè)小球分別應(yīng)用動(dòng)量定理:F1t=m1v1-m1v1,F2t=m2v2-m2v2由牛頓第三定律:F1=-F2聯(lián)立解得:m1v1+m2v2=m1v1+m2v2即:p1+p2=p1+p2,探究點(diǎn)2探究動(dòng)量守恒定律的條件情景1:如圖甲所示,在光滑水平面上發(fā)生正碰的兩物體。情景2:如圖乙所示,小車A、B靜止在光滑水平面上。情景3:如圖丙所示,速度為v0的物體滑上光滑水平面上的小車。,(1)圖甲中,兩物體受哪些力作用?系統(tǒng)動(dòng)量守恒嗎?提示:兩物體發(fā)生正碰時(shí),它們之間的相互作用力是內(nèi)力。物體還受到重力和桌面對(duì)它們的
7、支持力,是外力。由于外力的合力為零,故系統(tǒng)動(dòng)量守恒。,(2)圖乙中,燒斷細(xì)線后,兩小車受彈簧彈力的作用,系統(tǒng)動(dòng)量守恒嗎?提示:燒斷細(xì)線后,彈簧彈力是內(nèi)力,系統(tǒng)所受外力的合力為零,系統(tǒng)動(dòng)量守恒。,(3)圖丙中,物體與小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒嗎?提示:物體和小車組成的系統(tǒng),水平方向上合力為零,動(dòng)量守恒,豎直方向上合力不為零,動(dòng)量不守恒。,(4)對(duì)于某系統(tǒng),在某過(guò)程中所受合力為零,則對(duì)該過(guò)程中的任意時(shí)刻動(dòng)量都守恒嗎?提示:由于系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的任意時(shí)刻合力均為零,故過(guò)程中的任意時(shí)刻動(dòng)量都守恒。,【探究總結(jié)】1.動(dòng)量守恒中,研究對(duì)象:兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體組成的相互作用的系統(tǒng)。2.動(dòng)量守恒條件:(1)理想
8、條件:系統(tǒng)不受外力時(shí),動(dòng)量守恒。(2)實(shí)際條件:系統(tǒng)所受外力的矢量和為零時(shí),動(dòng)量守恒。,(3)近似條件:系統(tǒng)受外力,但外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力,則系統(tǒng)總動(dòng)量近似守恒。(4)推廣條件:系統(tǒng)受力不符合以上三條中的任一條,則系統(tǒng)的總動(dòng)量不守恒,但是,若系統(tǒng)在某一方向上符合以上三條中的某一條,則系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒。,3.動(dòng)量守恒常見的表達(dá)式:(1)p=p,其中p、p分別表示系統(tǒng)的末動(dòng)量和初動(dòng)量,表示系統(tǒng)作用后的總動(dòng)量等于作用前的總動(dòng)量。(2)p=0,表示系統(tǒng)總動(dòng)量的增量等于零。(3)p1=-p2,其中p1、p2分別表示系統(tǒng)內(nèi)兩個(gè)物體初、末動(dòng)量的變化量,即兩個(gè)物體組成的系統(tǒng),各自動(dòng)量的增量大小相等、方向相反。
9、,【典例示范】(多選)如圖所示,光滑水平面上兩小車中間夾一壓縮了的輕彈簧,兩手分別按住小車,使它們靜止,對(duì)兩車及彈簧組成的系統(tǒng),下列說(shuō)法中正確的是(),A.兩手同時(shí)放開后,系統(tǒng)總動(dòng)量始終為零B.先放開左手,后放開右手,動(dòng)量不守恒C.先放開左手,后放開右手,總動(dòng)量向左D.無(wú)論何時(shí)放手,兩手放開后在彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)的過(guò)程中,系統(tǒng)總動(dòng)量都保持不變,但系統(tǒng)的總動(dòng)量不一定為零,【解析】選A、C、D。當(dāng)兩手同時(shí)放開時(shí),系統(tǒng)所受的合外力為零,所以系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,又因開始時(shí)總動(dòng)量為零,故系統(tǒng)總動(dòng)量始終為零,選項(xiàng)A正確;先放開左手,左邊的小車就向左運(yùn)動(dòng),當(dāng)再放開右手后,系統(tǒng)所受合外力為零,故系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,且開始時(shí)
10、總動(dòng)量方向向左,放開右手后總動(dòng)量方向也向左,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤,選項(xiàng)C、D正確。,【探究訓(xùn)練】1.如圖所示的裝置中,木塊B與水平桌面間的接觸是光滑的。子彈A沿水平方向射入木塊后留在木塊內(nèi),將彈簧壓縮到最短,現(xiàn)將子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對(duì)象(系統(tǒng)),則此系統(tǒng)在子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短的過(guò)程中(),A.動(dòng)量守恒,機(jī)械能守恒B.動(dòng)量不守恒,機(jī)械能不守恒C.動(dòng)量守恒,機(jī)械能不守恒D.動(dòng)量不守恒,機(jī)械能守恒,【解析】選B。把系統(tǒng)從子彈射入木塊到彈簧壓縮至最短的過(guò)程分段考慮。第一段:子彈射入木塊瞬間,彈簧仍保持原長(zhǎng),子彈與木塊間的摩擦力為內(nèi)力,合外力為零,所以此瞬間系統(tǒng)動(dòng)量守恒,機(jī)械能不守恒。第
11、二段:子彈射入木塊后,與木塊一起壓縮彈簧,系統(tǒng)受墻面彈力(外力)不為零,所以此過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量不守恒。綜合在一起,整個(gè)過(guò)程中動(dòng)量、機(jī)械能均不守恒,應(yīng)選B。,2.(多選)(2018深圳高二檢測(cè))兩位同學(xué)穿旱冰鞋,面對(duì)面站立不動(dòng),互推后向相反的方向運(yùn)動(dòng),不計(jì)摩擦阻力,下列判斷正確的是()A.互推后兩同學(xué)總動(dòng)量增加B.互推后兩同學(xué)動(dòng)量大小相等,方向相反C.分離時(shí)質(zhì)量大的同學(xué)的速度小一些D.互推過(guò)程中機(jī)械能守恒,【解析】選B、C。對(duì)兩同學(xué)所組成的系統(tǒng),互推過(guò)程中,合外力為零,總動(dòng)量守恒,故A錯(cuò);兩同學(xué)動(dòng)量的變化量大小相等,方向相反,故B、C正確;互推過(guò)程中機(jī)械能增大,故D錯(cuò)誤。,【補(bǔ)償訓(xùn)練】(多選)若用p
12、1、p2表示兩個(gè)在同一直線上運(yùn)動(dòng)并相互作用的物體的初動(dòng)量,p1、p2表示它們的末動(dòng)量,p1、p2表示它們相互作用過(guò)程中各自動(dòng)量的變化,則下列式子能表示動(dòng)量守恒的是()A.p1=p2B.p1+p2=p1+p2C.p1+p2=0D.p1+p2=常數(shù)(不為零),【解析】選B、C。動(dòng)量守恒的含義是兩物體相互作用前的總動(dòng)量等于其相互作用后的總動(dòng)量,因此有p1+p2=p1+p2,變形后有p1-p1+p2-p2=0,即p1+p2=0,又可以變形為p1=-p2。,【通法悟道】系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒的判定方法(1)選定研究對(duì)象及研究過(guò)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)
13、動(dòng)量守恒。(3)若外力在某一方向上合力為零,則在該方向上系統(tǒng)動(dòng)量守恒。系統(tǒng)動(dòng)量嚴(yán)格守恒的情況很少,在分析具體問(wèn)題時(shí)要注意把實(shí)際過(guò)程理想化。,主題二動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用【互動(dòng)探究】1.牛頓定律和動(dòng)量守恒定律適用范圍有什么不同?(1)牛頓定律_。(2)動(dòng)量守恒定律_問(wèn)題。,僅適用于分析宏觀低速問(wèn)題,不適用于微,觀高速問(wèn)題,既適用于宏觀低速問(wèn)題,也適用于微,觀高速,2.試舉出微觀粒子相互碰撞滿足動(dòng)量守恒定律的實(shí)例。(只要求一例)提示:電子碰撞機(jī)中兩電子碰撞時(shí)滿足動(dòng)量守恒。,3.與牛頓第二定律相比,應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決問(wèn)題的優(yōu)越性表現(xiàn)在哪里?提示:動(dòng)量守恒定律只涉及始末兩個(gè)狀態(tài),與過(guò)程中力的細(xì)節(jié)無(wú)關(guān),往
14、往能使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化。,4.請(qǐng)結(jié)合表格,對(duì)比分析在分別應(yīng)用動(dòng)量的觀點(diǎn)和能量的觀點(diǎn)解題時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。,矢量式,方向,標(biāo)量式,單個(gè)物體,系統(tǒng),系統(tǒng),合外力,重力,彈力,5.質(zhì)量為m的物體A以速度v0沿光滑水平面運(yùn)動(dòng),與靜止的等質(zhì)量的物體B碰撞后一起運(yùn)動(dòng),求兩者的共同速度應(yīng)選誰(shuí)為研究對(duì)象?如何選取初、末狀態(tài)?相互作用的過(guò)程中,系統(tǒng)機(jī)械能是否變化?,提示:應(yīng)選A、B系統(tǒng)為研究對(duì)象;碰撞前為初狀態(tài),其動(dòng)量為mv0,末狀態(tài)為碰撞后,其動(dòng)量為2mv;通過(guò)計(jì)算可發(fā)現(xiàn)作用前后總動(dòng)能減少,轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)內(nèi)能。,【探究總結(jié)】動(dòng)量守恒定律的“五性”1.條件性:動(dòng)量守恒定律是有條件的,應(yīng)用時(shí)一定要首先判斷系統(tǒng)是否滿足守恒條
15、件。(1)系統(tǒng)不受外力作用或所受合外力為零。(2)系統(tǒng)所受的外力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)內(nèi)各物體間的內(nèi)力時(shí),系統(tǒng)的總動(dòng)量近似守恒。,(3)系統(tǒng)所受的合外力不為零,但在某一方向上合外力為零或不受外力(Fx=0或Fy=0),則系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒。,2.矢量性:動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式是一個(gè)矢量式。(1)該式說(shuō)明系統(tǒng)的總動(dòng)量在任意兩個(gè)時(shí)刻不僅大小相等,而且方向也相同。(2)在求系統(tǒng)的總動(dòng)量p=p1+p2+時(shí),要按矢量運(yùn)算法則計(jì)算。,3.相對(duì)性:動(dòng)量守恒定律中,系統(tǒng)中各物體在相互作用前后的動(dòng)量,必須相對(duì)于同一慣性系,各物體的速度通常均為相對(duì)于地面的速度。,4.同時(shí)性:動(dòng)量守恒定律中p1、p2必須是系統(tǒng)中各物體在相
16、互作用前同一時(shí)刻的動(dòng)量,p1、p2必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用后同一時(shí)刻的動(dòng)量。5.普適性:動(dòng)量守恒定律不僅適用于兩個(gè)物體組成的系統(tǒng),也適用于多個(gè)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)。,【典例示范】一輛質(zhì)量m1=3.0103kg的小貨車因故障停在車道上,后面一輛質(zhì)量m2=1.5103kg的轎車來(lái)不及剎車,直接撞入貨車尾部失去動(dòng)力。相撞后兩車一起沿轎車運(yùn)動(dòng)方向滑行了s=6.75m停下。已知車輪與路面的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.6,求碰撞前轎車的速度大小。(重力加速度取g=10m/s2),【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn):(1)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出相撞后一起運(yùn)動(dòng)的初速度。(
17、2)相撞過(guò)程符合動(dòng)量守恒。,【解析】由牛頓第二定律得(m1+m2)g=(m1+m2)a解得a=6m/s2則v=9m/s由動(dòng)量守恒定律得m2v0=(m1+m2)v解得v0=v=27m/s答案:27m/s,【探究訓(xùn)練】1.(多選)(2018臨沂高二檢測(cè))如圖所示,在橄欖球比賽中,一個(gè)85kg的前鋒隊(duì)員以5m/s的速度跑動(dòng),想穿越防守隊(duì)員到底線觸地得分。就在他剛要到底線時(shí),迎面撞上了對(duì)方兩名均為65kg的隊(duì)員,一個(gè)速度為2m/s,另一個(gè)速度為4m/s,然后他們就扭在了一起,則(),A.他們碰撞后的共同速率是0.2m/sB.碰撞后他們動(dòng)量的方向仍向前C.這名前鋒能得分D.這名前鋒不能得分,【解析】選B
18、、C。前鋒隊(duì)員的質(zhì)量為M,速度為v1,兩名65kg的隊(duì)員質(zhì)量均為m,速度分別為v2、v3。取前鋒隊(duì)員跑動(dòng)的速度方向?yàn)檎较?根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得:Mv1-mv2-mv3=(M+m+m)v,代入數(shù)據(jù)得:v0.16m/s。所以碰撞后的速度仍向前,故這名前鋒能得分,B、C兩項(xiàng)正確。,2.(2018龍巖高二檢測(cè))一彈丸在飛行到距離地面5m高時(shí)僅有水平速度v=2m/s,爆炸成為甲、乙兩塊水平飛出,甲、乙的質(zhì)量比為31,不計(jì)質(zhì)量損失,重力加速度g取10m/s2,則下列圖中兩塊彈片飛行的軌跡可能正確的是(),【解析】選B。彈丸在爆炸過(guò)程中,水平方向的動(dòng)量守恒,有m彈丸v=m彈丸v甲+m彈丸v乙,解得4v=3
19、v甲+v乙,爆炸后兩塊彈片均做平拋運(yùn)動(dòng),豎直方向有h=gt2,水平方向?qū)住⒁覂蓮椘謩e有x甲=v甲t,x乙=v乙t,代入各圖中數(shù)據(jù),可知B正確。,3.如圖所示,如果懸掛球的繩子能承受的最大拉力T0=10N,球質(zhì)量m=0.5kg,L=0.3m,錘頭質(zhì)量M=0.866kg,如果錘頭沿水平方向打擊球m,錘頭速度多大時(shí)才能把繩子打斷(設(shè)球原來(lái)靜止,打擊后錘頭靜止,g=10m/s2)?,【解析】球m被錘頭打擊后以O(shè)為圓心,L為半徑做圓周運(yùn)動(dòng),且在剛打過(guò)后繩子拉力最大,由圓周運(yùn)動(dòng)向心力計(jì)算公式有T0-mg=v=,錘頭打擊m過(guò)程中,系統(tǒng)水平方向不受外力作用,系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒Mv0=mvv0=若要錘頭擊打小球后繩子被拉斷,錘頭的速度應(yīng)大于等于1m/s。答案:大于等于1m/s,【通法悟道】應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的基本步驟(1)分析題意,合理地選取研究對(duì)象,明確系統(tǒng)是由哪幾個(gè)物體組成的。(2)分析系統(tǒng)的受力情況,分清內(nèi)力和外力,判斷系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒。(3)確定所研究的作用過(guò)程。選取的過(guò)程應(yīng)包括系統(tǒng)的已知狀態(tài)和未知狀態(tài),通常為初態(tài)到末態(tài)的過(guò)程。,(4)對(duì)于物體在相互作用前后運(yùn)動(dòng)方向都在一條直線上的問(wèn)題,設(shè)定正方向,各物體的動(dòng)量方向可以用正、負(fù)號(hào)表示。(5)建立動(dòng)量守恒方程,代入已知量求解。,【課堂小結(jié)】,
2018-2019高中物理 第16章 動(dòng)量守恒定律 16.3 動(dòng)量守恒定律課件 新人教版選修3-5.ppt
