高中物理 1.2 動量 動量守恒定律課件 粵教版選修3-5.ppt

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高中物理 選修3 5 粵教版 第二節(jié)動量動量守恒定律 目標(biāo)定位 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 理解其守恒的條件 3 會用動量守恒定律解決實(shí)際問題 一 系統(tǒng) 內(nèi)力與外力1 系統(tǒng) 相互作用的 物體組成一個(gè)力學(xué)系統(tǒng) 2 內(nèi)力 系統(tǒng)中 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 二 動量守恒定律1 內(nèi)容 如果一個(gè)系統(tǒng) 或者 這個(gè)系統(tǒng)的總動量保持不變 2 表達(dá)式 對兩個(gè)物體組成的系統(tǒng) 常寫成 m1v1 m2v2 兩個(gè)或多個(gè) 外部 不受外力 所受到的合外力 m1v1 m2v2 3 成立條件 1 系統(tǒng)不受外力作用 2 系統(tǒng)受外力作用 但合外力 想一想如圖1 2 1所示 在風(fēng)平浪靜的水面上 停著一艘帆船 船尾固定一臺電風(fēng)扇 正在不停地把風(fēng)吹向帆面 船能向前行駛嗎 為什么 圖1 2 1 為零 答案不能 把帆船和電風(fēng)扇看做一個(gè)系統(tǒng) 電風(fēng)扇和帆船受到空氣的作用力大小相等 方向相反 這是一對內(nèi)力 系統(tǒng)總動量守恒 船原來是靜止的 總動量為零 所以在電風(fēng)扇吹風(fēng)時(shí) 船仍保持靜止 三 動量守恒定律的普適性動量守恒定律是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 它適用于目前為止物理學(xué)研究的 領(lǐng)域 想一想動量守恒定律和牛頓運(yùn)動定律的適用范圍是否一樣 答案不一樣 動量守恒定律比牛頓運(yùn)動定律的適用范圍要廣 自然界中 大到天體的相互作用 小到質(zhì)子 中子等基本粒子間的相互作用都遵循動量守恒定律 而牛頓運(yùn)動定律有其局限性 它只適用于低速運(yùn)動的宏觀物體 對于運(yùn)動速度接近光速的物體 牛頓運(yùn)動定律不再適用 一切 一 對動量守恒定律的理解1 研究對象相互作用的物體組成的系統(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 合外力也不為零 但合外力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于內(nèi)力 此時(shí)動量近似守恒 3 系統(tǒng)所受到的合外力不為零 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 3 動量守恒定律的幾個(gè)性質(zhì) 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 速度具有相對性 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 同時(shí)性 相互作用前的總動量 這個(gè) 前 是指相互作用前的某一時(shí)刻 v1 v2均是此時(shí)刻的瞬時(shí)速度 同理 v1 v2 應(yīng)是相互作用后的同一時(shí)刻的瞬時(shí)速度 例1 單選 如圖1 2 2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 則下列說法不正確的是 圖1 2 2 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)相同 A B C組成系統(tǒng)的動量守恒C 若A B所受的摩擦力大小相等 A B組成系統(tǒng)的動量守恒D 若A B所受的摩擦力大小相等 A B C組成系統(tǒng)的動量守恒答案A 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(xiàng)錯(cuò) 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)所受的外力的合力為零 故該系統(tǒng)的動量守恒 B D選項(xiàng)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(xiàng)正確 故選A 針對訓(xùn)練 單選 如圖1 2 3所示 甲木塊的質(zhì)量為m1 以v的速度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 乙上連有一輕質(zhì)彈簧 甲木塊與彈簧接觸后 圖1 2 3A 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)的動能守恒答案C 解析兩木塊在光滑水平地面上相碰 且中間有彈簧 則碰撞過程系統(tǒng)的動量守恒 機(jī)械能也守恒 故選項(xiàng)A B錯(cuò)誤 選項(xiàng)C正確 甲 乙兩木塊碰撞前 后動能總量不變 但碰撞過程中有彈性勢能 故動能不守恒 只是機(jī)械能守恒 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 二 動量守恒定律簡單的應(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)相互作用前總動量p等于相互作用后總動量p 2 p1 p2 相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng) 一個(gè)物體的動量變化量與另一個(gè)物體的動量變化量大小相等 方向相反 3 p 0 系統(tǒng)總動量增量為零 4 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng) 作用前的動量和等于作用后的動量和 2 應(yīng)用動量守恒定律的解題步驟 1 確定相互作用的系統(tǒng)為研究對象 2 分析研究對象所受的外力 3 判斷系統(tǒng)是否符合動量守恒條件 4 規(guī)定正方向 確定初 末狀態(tài)動量的正 負(fù)號 5 根據(jù)動量守恒定律列式求解 例2 質(zhì)量m1 10g的小球在光滑的水平桌面上以v1 30cm s的速率向右運(yùn)動 恰遇上質(zhì)量為m2 50g的小球以v2 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 則各小球速度為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)得v1 20cm s 故小球m1碰后的速度的大小為20cm s 方向向左 借題發(fā)揮處理動量守恒應(yīng)用題 三步曲 1 判斷題目涉及的物理過程是否滿足動量守恒的條件 2 確定物理過程及其系統(tǒng)內(nèi)物體對應(yīng)的初 末狀態(tài)的動量 3 確定正方向 選取恰當(dāng)?shù)膭恿渴睾愕谋磉_(dá)式列式求解 例3 將兩個(gè)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(shí)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1 2 4所示 圖1 2 4 1 當(dāng)乙車速度為零時(shí) 甲車的速度多大 方向如何 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(shí) 乙車的速度是多大 方向如何 答案 1 1m s向右 2 0 5m s向右