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1、第二节动量动量守恒第1页，共44页，编辑于2022年，星期二第2页，共44页，编辑于2022年，星期二视频.mp4第3页，共44页，编辑于2022年，星期二问题：问题：一个质量为一个质量为m m的静止物体，在力的静止物体，在力F F 的作用下开始运动，经过时间的作用下开始运动，经过时间t t 将获得多大的速度将获得多大的速度?解：物体在力解：物体在力F F作用下得到的加速度为作用下得到的加速度为:经时间经时间t t，据，据v=at v=at 得得 物体获得的速度：物体获得的速度：拓展分析：整理可得拓展分析：整理可得Ft=mvFt=mv，由此我们得到：对于一个原来静止的物体，由此我们得到：对于一
2、个原来静止的物体（v v0 0=0=0,m m一定），要使它获得某一速度，你可采用哪些方法一定），要使它获得某一速度，你可采用哪些方法 答：答：可以用较大的力作用较短的时间；可以用较大的力作用较短的时间；可以用较小的力作用较长的时间可以用较小的力作用较长的时间 。第4页，共44页，编辑于2022年，星期二冲量是冲量是矢量矢量，它的方向是由力的方向决定的，如果力的方向在作，它的方向是由力的方向决定的，如果力的方向在作用时间内不变，冲量的方向就跟力的方向相同用时间内不变，冲量的方向就跟力的方向相同冲量的国际单位是：冲量的国际单位是：牛牛秒秒（NsNs）。）。物理意义：冲量是表示力对时间的积累效应。
3、物理意义：冲量是表示力对时间的积累效应。冲量冲量力力F F和力的作用时间和力的作用时间t t的乘积的乘积FtFt叫做力的冲量。通常用符号叫做力的冲量。通常用符号I I来表示来表示冲量，则：冲量，则：I=FtI=Ft冲量是过程量。冲量是过程量。【说明】【说明】(计算恒力的冲量）计算恒力的冲量）第6页，共44页，编辑于2022年，星期二动量是矢量，动量的方向和速度方向相同。动量是矢量，动量的方向和速度方向相同。动量的国际单位是：动量的国际单位是：千克千克米米/秒秒（kgm/skgm/s）。）。物理意义：动量是描述物体处于某一运动状态时的物理量。物理意义：动量是描述物体处于某一运动状态时的物理量。动
4、量动量运动物体的质量和速度的乘积叫做动量。用符号运动物体的质量和速度的乘积叫做动量。用符号p p表示，即：表示，即：P=mvP=mv动动量是状态量。量是状态量。【说明】【说明】第7页，共44页，编辑于2022年，星期二讨论：讨论：试证明冲量的单位试证明冲量的单位NsNs与动量的单位与动量的单位kgm/skgm/s是相同的。是相同的。我们说物体的动量在变化，包括几种情况，举例说明。我们说物体的动量在变化，包括几种情况，举例说明。【例】一个质量是【例】一个质量是0.2kg0.2kg的钢球，以的钢球，以2m/s2m/s的速度水平向右运动，碰的速度水平向右运动，碰到一块坚硬的大理石后被弹回，沿着同一直
5、线以到一块坚硬的大理石后被弹回，沿着同一直线以2 m/s2 m/s的速度水平的速度水平向左运动，碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？向左运动，碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？第8页，共44页，编辑于2022年，星期二解：取水平向右的方向为正方向，解：取水平向右的方向为正方向，碰撞前钢球的速度碰撞前钢球的速度v v=2m/s=2m/s，碰撞前钢球的动量为：碰撞前钢球的动量为：p p=mvmv=.kgm/s=0.4kgm/s.kgm/s=0.4kgm/s.碰撞后钢球的速度为碰撞后钢球的速度为v v=-2m/s,=-2m/s,碰撞后钢球的动量为：碰撞后钢球的动量为：p p=mvmv=
6、-=-.kgm/s=-0.4kgm/s.kgm/s=-0.4kgm/s.碰撞前后钢球动量的变化为：碰撞前后钢球动量的变化为：p p=pp-p p=-0.4kgm/s-0.4kgm/s=-0.8 kgm/s=-0.4kgm/s-0.4kgm/s=-0.8 kgm/s且动量变化的方向向左。且动量变化的方向向左。第9页，共44页，编辑于2022年，星期二【例例】对于力的冲量的说法，正确的是对于力的冲量的说法，正确的是()()A A力越大，力的冲量就越大力越大，力的冲量就越大B B作用在物体上的力大，力的冲量也不一定大作用在物体上的力大，力的冲量也不一定大C CF F1 1与与其其作作用用时时间间t
7、t1 1的的乘乘积积F F1 1t t1 1的的大大小小，等等于于F F2 2与与其其作作用用时时间间t t2 2的的乘乘积积F F2 2t t2 2的的大大小小，则则这这两两个个冲冲量量相相同同D D静静置置于于水水平平地地面面上上的的桌桌子子受受到到水水平平推推力力F F的的作作用用，经经时时间间t t始始终终处处于于静静止止状状态态，则则此此推推力力的的冲冲量量为为零零【例例】质质量量m m为为3kg3kg的的小小球球，以以2m/s2m/s的的速速率率绕绕其其圆圆心心o o做做匀匀速速圆圆周周运运动动，小小球球从从A A转转到到B B的的过过程程中中动动量量的的变变化化为为多多少少？从从
8、A A转转到到C C的的过过程程中中，动动量量变化又为多少？变化又为多少？B第10页，共44页，编辑于2022年，星期二F FFFFFFFv v=v v0 0v v=v vtF F 作用了时间作用了时间 tt质量为质量为M M 的物体在光滑水平面上受水平恒力的物体在光滑水平面上受水平恒力F F 的作用下，经过时间的作用下，经过时间t t，速度由，速度由v v0 0 变为变为 v vt t。第11页，共44页，编辑于2022年，星期二FFv=v0v=vt F F 作用了时间作用了时间 t t 分析：分析：由牛顿第二定律知：由牛顿第二定律知：F F=m m a a而加速度：而加速度：整理得：整理得
9、：可以写成：可以写成：第12页，共44页，编辑于2022年，星期二动量定理动量定理物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。即：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。即：【说明】【说明】F合合 t=mvtmv0I合合=p公式中公式中F F合合是物体所受是物体所受合外力合外力，t t是物体从初动量变化到末动量所需是物体从初动量变化到末动量所需时间时间,v vt t是末速度，是末速度，v v0 0是初速度。是初速度。(2)(2)适用范围：适用于适用范围：适用于恒力恒力及随时间变化的及随时间变化的变力变力。对于变力情况，动。对于变力情况，动量定理中的量定理中的F F合合应理解为变力在时间内的平均值。
10、应理解为变力在时间内的平均值。第13页，共44页，编辑于2022年，星期二质量为质量为0 0，5Kg5Kg的锤子以的锤子以25m/s25m/s的速度打在铁板上，以的速度打在铁板上，以10m/s10m/s的速度弹回，的速度弹回，设接触时间为设接触时间为0 0，02s02s。求锤子对铁板的平均作用力。求锤子对铁板的平均作用力第15页，共44页，编辑于2022年，星期二存在相互作用的两个或两个以上的物体所组成的整体存在相互作用的两个或两个以上的物体所组成的整体系统（系统（系统可按解决问题的需要灵活选取系统可按解决问题的需要灵活选取)ABAB一起匀速直线运动一起匀速直线运动内力：系统内各个物体间相互用
11、力称为内力。内力：系统内各个物体间相互用力称为内力。NN外力：系统外其他物体作用在系统内任何一个物体上外力：系统外其他物体作用在系统内任何一个物体上的力称为外力。的力称为外力。f地地唯有确定了系统后，才能确定内力和外力第16页，共44页，编辑于2022年，星期二根据动量定理根据动量定理当当一个物体受到的合外力为零一个物体受到的合外力为零问：那么一个问：那么一个系统系统受到的合外力为零受到的合外力为零 系统的动量是否改变？系统的动量是否改变？第17页，共44页，编辑于2022年，星期二 在冰面上静止着一个大运动员和一个小运动员，他们相互推一下，在冰面上静止着一个大运动员和一个小运动员，他们相互推
12、一下，会出现什么样的情况？会出现什么样的情况？演示演示第18页，共44页，编辑于2022年，星期二(V(V1 1VV2 2)解：取向右为正方向解：取向右为正方向v碰撞之前总动量：碰撞之前总动量：P=PP=P1 1+P+P2 2=m=m1 1v v1 1+m+m2 2v v2 2v碰撞之后总动量碰撞之后总动量:P=PP=P1 1+P+P2 2=m=m1 1VV1 1+m+m2 2VV2 2理论推导理论推导第19页，共44页，编辑于2022年，星期二理论分析理论分析 22222vmvmtF-=F F1 1=F=F2 2 即即故故 p p=pp在碰撞过程中在碰撞过程中,11111vmvmtF-=第2
13、0页，共44页，编辑于2022年，星期二设光滑水平面有两物体质量分别为m1和m2，速度分别为v1和v2，发生相互作用后它们的速度分别为v1和v2作用前总动量为m1v1+m2 v2作用后总动量为m1v1+m2 v2m1、m2间作用力平均为F，作用时间为t对m1：Ft=m1v1-m1v1对m2：Ft=m2v2-m2v2由牛顿第三定律得：F=-F联立得：m1v1-m1v1+m2v2-m2v2=0即：m1v1+m2v2=m1v1+m2v2理论推导理论推导第第一一章章 碰碰撞撞与与动动量量守守恒恒定定律律第21页，共44页，编辑于2022年，星期二1 1、内内容容：一一个个系系统统不不受受外外力力或或者
14、者所所受受外外力力之之和和为为零零，这这个个系系统统的的总总动动量量保保持不变。持不变。2 2、公式：、公式：3 3、守恒条件为：、守恒条件为：a)a)F F合合=0=0（严格条件）（严格条件）c)c)某方向上外力之和为零，在这个方向上成某方向上外力之和为零，在这个方向上成立立b)b)F F内内 远大于远大于F F外外（近似条件）（近似条件）P=PP=P动量守恒定律动量守恒定律第22页，共44页，编辑于2022年，星期二动量守恒定律动量守恒定律 4 4、适用对象：、适用对象：(1):(1):正碰、斜碰和任何形式的相互作用正碰、斜碰和任何形式的相互作用(2):(2):由两个或者多个物体组成的系统
15、由两个或者多个物体组成的系统(3):(3):高速运动或低速运动高速运动或低速运动(4):(4):宏观物体或微观物体宏观物体或微观物体第23页，共44页，编辑于2022年，星期二 两小车在运动过程中，相互排斥的磁力属于内力，整个系两小车在运动过程中，相互排斥的磁力属于内力，整个系统的外力即重力和支持力的和为零，所以系统动量守恒。统的外力即重力和支持力的和为零，所以系统动量守恒。第24页，共44页，编辑于2022年，星期二 系统所受的外力有：重力、地面对木块支持力、竖直墙对弹簧系统所受的外力有：重力、地面对木块支持力、竖直墙对弹簧的支持力，三者之和不为零，所以系统动量不守恒。的支持力，三者之和不为
16、零，所以系统动量不守恒。第25页，共44页，编辑于2022年，星期二系统初动量为零的情况系统初动量为零的情况第26页，共44页，编辑于2022年，星期二爆炸类问题爆炸类问题第27页，共44页，编辑于2022年，星期二第28页，共44页，编辑于2022年，星期二第29页，共44页，编辑于2022年，星期二（双选）关于动量守恒的条件，下列说法中正确的是（双选）关于动量守恒的条件，下列说法中正确的是（）A A只要系统受到弹力作用，动量不可能守恒只要系统受到弹力作用，动量不可能守恒B B只要系统做加速运动，动量就不守恒只要系统做加速运动，动量就不守恒C C只要系统所受合外力恒定，动量守恒只要系统所受合
17、外力恒定，动量守恒D D只要系统所受外力的合力为零，动量守恒只要系统所受外力的合力为零，动量守恒BDBD第30页，共44页，编辑于2022年，星期二A A物体在光滑的水平地面上运动，与静止在同一水平面的物体在光滑的水平地面上运动，与静止在同一水平面的B B物体相碰，物体相碰，碰后碰后A A继续沿原方向运动，但速度减为原来的一半，已知继续沿原方向运动，但速度减为原来的一半，已知A A、B B两物体质两物体质量的比是量的比是2:12:1，则碰后两物体的速度之比是（，则碰后两物体的速度之比是（）A A1:11:1 B B1:21:2 C C1:41:4 D D2:12:1B B第31页，共44页，编
18、辑于2022年，星期二基本基本概念概念动动量量守守恒恒定定律律由相互作用的物体组成由相互作用的物体组成系统中各物体间的相互作用力系统中各物体间的相互作用力外部其他物体对系统的作用力外部其他物体对系统的作用力内容：物体在碰撞时，如果系统所受到的合外力内容：物体在碰撞时，如果系统所受到的合外力为零，则系统的总动量保持不变为零，则系统的总动量保持不变表达式：表达式：条件条件:系统不受外力或所受外力之和为零系统不受外力或所受外力之和为零（在宏观和微观领域都适用在宏观和微观领域都适用）动动量量守守恒恒定定律律系统：系统：内力：内力：外力：外力：第32页，共44页，编辑于2022年，星期二动量守恒定律动量
19、守恒定律项目公式公式内容内容应用对象应用对象动量守恒动量守恒条件条件特点特点系统不受外力或所受外力的合力为零，系统不受外力或所受外力的合力为零，这个系统的动量就保持不变。这个系统的动量就保持不变。系统系统研究的系统不受外力或合外力为零，或满足系统研究的系统不受外力或合外力为零，或满足系统所受外力远小于系统内力。所受外力远小于系统内力。动量是矢量，式中动量的确定一般取动量是矢量，式中动量的确定一般取地球为参照物。地球为参照物。小小 结结第33页，共44页，编辑于2022年，星期二动量定理动量定理物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。即：物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化。即：【说明】【说明
20、】F合合 t=mvtmv0I合合=p公式中公式中F F合合是物体所受是物体所受合外力合外力，t t是物体从初动量变化到末动量所是物体从初动量变化到末动量所需时间需时间,v vt t是末速度，是末速度，v v0 0是初速度。是初速度。动量定理表达的含义有以下几方面：动量定理表达的含义有以下几方面：冲量冲量是物体是物体动量变化动量变化的原因。的原因。物体动量变化的大小和它所受合外力冲量的大小相等。物体动量变化的大小和它所受合外力冲量的大小相等。物体所受合外力冲量的方向和物体动量变化的方向相同。物体所受合外力冲量的方向和物体动量变化的方向相同。适用范围：适用于适用范围：适用于恒力恒力及随时间变化的及
21、随时间变化的变力变力。对于变力情况，动量定。对于变力情况，动量定理中的理中的F F合合应理解为变力在时间内的平均值。应理解为变力在时间内的平均值。第34页，共44页，编辑于2022年，星期二【例例】钉钉子时为什么要用铁锤而不用橡皮锤，而钉钉子时为什么要用铁锤而不用橡皮锤，而铺地砖时却用橡皮锤而不用铁锤？铺地砖时却用橡皮锤而不用铁锤？解析：解析：钉钉子时用铁锤是因为铁锤形变很小，铁锤和钉钉钉子时用铁锤是因为铁锤形变很小，铁锤和钉子之间的相互作用时间很短，对于动量变化一定的铁锤，受子之间的相互作用时间很短，对于动量变化一定的铁锤，受到钉子的作用力很大，根据牛顿第三定律，铁锤对钉子的作到钉子的作用力
22、很大，根据牛顿第三定律，铁锤对钉子的作用力也很大，所以能把钉子钉进去橡皮锤形变较大，它和用力也很大，所以能把钉子钉进去橡皮锤形变较大，它和钉子之间的作用时间较长，同理可知橡皮锤对钉子的作用力钉子之间的作用时间较长，同理可知橡皮锤对钉子的作用力较小，不容易把钉子钉进去但在铺地砖时，需要较小的作较小，不容易把钉子钉进去但在铺地砖时，需要较小的作用力，否则容易把地砖敲碎，因此铺地砖时用橡皮锤，不用用力，否则容易把地砖敲碎，因此铺地砖时用橡皮锤，不用铁锤铁锤 点拨：点拨：根据动量定理，利用对作用时间的调整来控制作根据动量定理，利用对作用时间的调整来控制作用力的大小用力的大小 第36页，共44页，编辑于
23、2022年，星期二【例例】一个质量为一个质量为0.18kg0.18kg的垒球，以的垒球，以25m/s25m/s的的水平速度飞向球棒，被球棒打击后，反向水平水平速度飞向球棒，被球棒打击后，反向水平飞回，速度的大小为飞回，速度的大小为45m/s45m/s。设球棒与垒球的。设球棒与垒球的作用时间为作用时间为0.01s0.01s，球棒对垒球的平均作用力，球棒对垒球的平均作用力有多大？有多大？第37页，共44页，编辑于2022年，星期二【例例】一质量为一质量为100g100g的小球从的小球从0.8m0.8m高处自由下落到高处自由下落到一个沙坑里，若从小球接触沙坑到小球陷至最低点一个沙坑里，若从小球接触沙
24、坑到小球陷至最低点经历了经历了0.2s0.2s，则这段时间内沙坑对小球的平均作用，则这段时间内沙坑对小球的平均作用力为多少力为多少?（g g取取10m/s10m/s2 2，不计空气阻力），不计空气阻力）第38页，共44页，编辑于2022年，星期二动量守恒定律和牛顿运动定律动量守恒定律和牛顿运动定律用牛顿运动定律推导动量守恒定律用牛顿运动定律推导动量守恒定律第39页，共44页，编辑于2022年，星期二第40页，共44页，编辑于2022年，星期二实验探究实验探究气垫导轨上进行实验验证：气垫导轨上进行实验验证：1、探究过程：、探究过程：（1）调整导轨使之处于水平状态，并使光电计时器系统正常工作）调整
25、导轨使之处于水平状态，并使光电计时器系统正常工作（2）导轨上一小车（）导轨上一小车（m2）静止，用另一质量不同的小车（）静止，用另一质量不同的小车（m1）与其碰撞，观察并记）与其碰撞，观察并记录两小车滑片通过光电门时间录两小车滑片通过光电门时间（3）测量小车碰撞前后的速度，计算碰撞前后两小车的总动量）测量小车碰撞前后的速度，计算碰撞前后两小车的总动量Go第第一一章章 碰碰撞撞与与动动量量守守恒恒定定律律第41页，共44页，编辑于2022年，星期二滑片滑片1 1宽度宽度滑块滑块1 1质量质量m m时间时间1 1时间时间2 2碰前速度碰前速度v v碰后速度碰后速度v v碰前碰前1 1的动量的动量碰
26、后碰后1 1的动量的动量滑片滑片2 2宽度宽度滑块滑块2 2质量质量m m时间时间1 1时间时间2 2碰前速度碰前速度v v碰后速度碰后速度v v碰前碰前2 2的动量的动量碰后碰后2 2的动量的动量系统总动量系统总动量系统总动量系统总动量2、数据分析数据分析3、实验结论实验结论碰撞前系统碰撞前系统总动量总动量碰撞后系统碰撞后系统总动量总动量第第一一章章 碰碰撞撞与与动动量量守守恒恒定定律律（已知：（已知：m m1 1=250g=250g，L L1 1=0.870cm=0.870cm；m m2 2=60g=60g，L L2 2=0.510cm=0.510cm）第42页，共44页，编辑于2022年
27、，星期二动量守恒定律：动量守恒定律：1、内容：物体在碰撞时，如果系统所受到的合外力为零，则系统的总动量保持不变2、表达式：3、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零.4、动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一.它即适用于宏观、低速物体，也适用于微观、高速物体第第一一章章 碰碰撞撞与与动动量量守守恒恒定定律律第43页，共44页，编辑于2022年，星期二FFmv0mvt F F 作用了时间作用了时间 t t 动量定理动量定理：合外力合外力的冲量等于物体动量的改变。的冲量等于物体动量的改变。mv0mvtF F 作用了时间作用了时间 t t可以写成：可以写成：总结：总结：第44页，共44页，编辑于2022年，星期二