《动量守恒定律教学课件 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《动量守恒定律教学课件 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx（66页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、陈博文人教版 选修一 第一章 第三节知识回顾Ft=mv mv0=p思考：若用动量定理分别研究两个相互作用的物体，会有新收获么？Fv0vFmm单个物体受力与动量变化量之间的关系注意：注意：内力和外力的区分是相对的，只有在确定内力和外力的区分是相对的，只有在确定了系统后，才能确定内力和外力。了系统后，才能确定内力和外力。系统：系统：我们把两个（或多个）相互作用的物体构成的整体叫做一个我们把两个（或多个）相互作用的物体构成的整体叫做一个力学系统。力学系统。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。内力：内力：系统中物体间的系统中物体间的相互相互作用力叫做内力。作用力叫做内力。外
2、力：外力：系统以外的物体施加给系统内系统以外的物体施加给系统内任何一个任何一个物体的力，叫做外力。物体的力，叫做外力。一、三个概念设置物理情景：设置物理情景：在光滑水平面上做匀速运动的在光滑水平面上做匀速运动的两个物体两个物体A、B，质量分别为，质量分别为m1和和m2，沿着同一直线向相同的方向运动，沿着同一直线向相同的方向运动，速度分别是速度分别是v1、v2，且，且v2v1。当当B追上了追上了A时发生碰撞。时发生碰撞。碰撞后碰撞后A、B的速度分别为的速度分别为v1和和v2。Bv2m2Av1m1相互作用的两个物体的动量改变思考：下面我们用动量定理来分别研究A和B的动量变化！Bv2m2Av1m1B
3、v2 m2Av1 m1碰撞过程碰撞过程对对A应用动量定理：应用动量定理：对对B应用动量定理：应用动量定理：根据牛顿第三定律根据牛顿第三定律：得得两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和。F1F2m2m1相互作用的两个物体的动量改变m2m1思考：这两个物体这两个物体碰撞前后动量和不变，碰撞时碰撞前后动量和不变，碰撞时受力情况是怎样？是怎样？Bv2m2Av1m1Bv2 m2Av1 m1F1F2碰撞过程碰撞过程m2m1F1F2N1G1N2G2两个碰撞物体所受外力的矢量和为0的情况下动量守恒。系统系统系统系统相互作用的两个物体的动量改变思考：A A、B B看成系统看成系统，哪些力是外力？，哪些力是
4、外力？矢量和矢量和为零零G2、N2、G1、N1思考：A A、B B看成系统看成系统，外力矢量和是多少，外力矢量和是多少？动量守恒定律量守恒定律如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。1.内容：2.表达式：（3）p0 (系统总动量的变化量为零)二、动量守恒定律（1）pp 或或m1v1m2v2m1v1m2v2(系统作用前的总动量等于作用后的总动量系统作用前的总动量等于作用后的总动量)（2）p1p2 或或 m1v1m2v2(系系统统内内一一个个物物体体的的动动量量变变化化与与另另一一物物体体的的动动量量变变化化等等大大反反向向)m2v2-m2v2
5、m1v1-m1v1p1+p2=0(1)矢量性：矢量性：动量守恒定律是矢量式，对于作用前后的运动方动量守恒定律是矢量式，对于作用前后的运动方向都向都在同一直线上的问题在同一直线上的问题，应，应选取选取统一的统一的正方向正方向。(2)瞬时性：瞬时性：动量是一个状态量，是动量是一个状态量，是作用前作用前(或某一时刻或某一时刻)系统系统的动量和的动量和等于等于作用后作用后(或另一时刻或另一时刻)系统的动量和系统的动量和。(3)相对性：相对性：速度相对于同一参考系速度相对于同一参考系,一般以地球为参考系。一般以地球为参考系。(4)普适性：普适性：不仅适用于低速宏观的系统不仅适用于低速宏观的系统,也适用于
6、高速也适用于高速(接近接近光速光速)、微观、微观(小到分子、原子的尺度小到分子、原子的尺度)的系统。的系统。3.理 解(1)理想条件：系统内的任何物体都不受外力作用，如星球、微观粒子的碰撞。(2)实际条件：系统虽然受到外力，但是系统所受外力的矢量和为零。动量守恒定律4.适用条件：(3)近似条件：系统所受合外力不为零，但系统内力远大于外力。如汽车碰撞或者炮弹爆炸瞬间。(4)单向条件：系统在某一方向上合外力为0，则该方向动量守恒。如图，静止在在光光滑滑水水平平面面上上的两辆小车用细线相连，中间有一个压缩了的轻质弹簧。烧断线后，由于弹力作用，两辆小车分别向左、右运动。思考与讨论两小车分别向左、右运动
7、，他们获得了动量，但两小车的动量方向相反，系统动量的矢量和仍然为0，等于系统的初动量。问题：小车A的动量怎样变化？小车B的动量怎样变化？小小车车A和和小小车车B组成的系统动量组成的系统动量守恒吗？AB思考1：以子弹、木块和弹簧为系统，在整个过程中系统动量守恒吗？问题：问题：已知水平面光滑，子弹极短时间内水平射入木块已知水平面光滑，子弹极短时间内水平射入木块后留在其中，并一起向右压缩弹簧。后留在其中，并一起向右压缩弹簧。思考2：以子弹、木块为系统，在子弹打入木块的过程中系统动量守恒吗？斜面置于光滑水平面上，木块沿光滑斜面滑下，则木块与斜面组成的系统受到几个作用力？哪些力是内力？哪些是外力？系统动
8、量守恒吗？竖直方向失重：Nmg，且作用时间极短，且作用时间极短，mg的冲量可忽略。的冲量可忽略。在在碰撞、打击、爆炸碰撞、打击、爆炸等相互作用时间等相互作用时间极短极短的过程中，由于系统内部相的过程中，由于系统内部相互作用力远大于外力，往往可忽略外力的冲量，系统动量守恒近似成立互作用力远大于外力，往往可忽略外力的冲量，系统动量守恒近似成立。一质量为一质量为m，速度为，速度为v的子弹数值向上射穿质量为的子弹数值向上射穿质量为M的木块后继续上升，子弹从射的木块后继续上升，子弹从射穿木块再回到原木块处的时间为穿木块再回到原木块处的时间为T，木块上升的最大高度是多少？，木块上升的最大高度是多少？动量守
9、恒定律的简单应用动量守恒定律的简单应用研究对象？研究对象？mm1v1v2m-m1体会：体会：爆炸、碰撞的特点；爆炸、碰撞的特点；用动量守恒解这类问题的优势用动量守恒解这类问题的优势爆炸过程中系统动量守恒吗？爆炸过程中系统动量守恒吗？动量守恒方程？动量守恒方程？得得+以炸裂前速度方向为正方向以炸裂前速度方向为正方向如何判断另一块的速度方向？如何判断另一块的速度方向？3 3、某方向合外力为零，则在这个方向动量守恒、某方向合外力为零，则在这个方向动量守恒动量守恒定律的简单应用动量守恒定律的简单应用例例8：一辆质量为一辆质量为M的小车以速率的小车以速率v1在光滑的水平面上运动时，恰遇一质量为在光滑的水
10、平面上运动时，恰遇一质量为m，速率，速率为为v2物体以俯角物体以俯角60。的速度方向落在车上并陷于车里的砂中，求此后车的速度。的速度方向落在车上并陷于车里的砂中，求此后车的速度。60。v2v1 v系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒：（取系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒：（取v2方向为正向）方向为正向）动量守恒定律的简单应用动量守恒定律的简单应用1.1.动量守恒定律成立的条件：动量守恒定律成立的条件：(1)(1)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；(2)(2)系统的内力远大于外力；系统的内力远大于外力；(3)(3)系统在某一方向上不受外力或所受外力的合力
11、为系统在某一方向上不受外力或所受外力的合力为0.0.2.2.动量守恒定律的研究对象是系统动量守恒定律的研究对象是系统.研究多个物体组成的系统时，必须合理选择系统，再对系统进行受力分析研究多个物体组成的系统时，必须合理选择系统，再对系统进行受力分析.分分清系统的内力与外力，然后判断所选系统是否符合动量守恒的条件清系统的内力与外力，然后判断所选系统是否符合动量守恒的条件.主题一、动量守恒条件的扩展应用例例(多多选选)如如图图所所示示，A A、B B两两物物体体质质量量之之比比m mA Am mB B3 32 2，原原来来静静止止在在平平板板小小车车C C上上，A A、B B间间有有一一根根被被压压
12、缩缩的的弹弹簧簧，地地面面光光滑滑，当当弹弹簧簧突突然然释释放放后后，则则下下列列说说法法正正确的是确的是()动量守恒条件的判断典例精析A.A.若若A A、B B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A A、B B组成的系统的组成的系统的动量动量守恒守恒B.B.若若A A、B B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A A、B B、C C组成的系统组成的系统的动量守恒的动量守恒C.C.若若A A、B B所受的摩擦力大小相等，所受的摩擦力大小相等，A A、B B组成的系统的动量守恒组成的系统的动量守恒D.D.若若A A、B B所受的摩擦
13、力大小相等，所受的摩擦力大小相等，A A、B B、C C组成的系统的动量守恒组成的系统的动量守恒解解析析如果A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，弹簧释放后，A、B分别相对于小车向左、向右滑动，它们所受的滑动摩擦力FfA向右，FfB向左.由于mAmB32，所以FfAFfB32，则A、B组成的系统所受的外力之和不为零，故其动量不守恒，A选项错，对A、B、C组成的系统，A、B与C间的摩擦力为内力，该系统所受的外力为竖直方向上的重力和支持力，它们的合力为零，故该系统的动量守恒，B、D选项均正确.若A、B所受摩擦力大小相等，则A、B组成的系统的外力之和为零，故其动量守恒，C选项正确.答案答案BCDB
14、CD针针对对训训练练(多选)如图4所示，光滑水平面上A、B两小车间有一弹簧，用手抓住小车并将弹簧压缩后使两小车均处于静止状态.将两小车及弹簧看做一个系统，下列说法正确的是()图4A.两手同时放开后，系统总动量始终为零B.先放开左手，再放开右手后，动量不守恒C.先放开左手，后放开右手，总动量向左D.无论何时放手，两手放开后，在弹簧恢复原长 的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的 总动量不一定为零解解析析在两手同时放开后，水平方向无外力作用，只有弹簧的弹力(内力)作用，故动量守恒，即系统的总动量始终为零，A对；先放开左手，再放开右手后，两手对系统都无作用力之后的那一段时间，系统所受合外力也为零，
15、即动量是守恒的，B错；先放开左手，系统在右手作用下，产生向左的冲量，故有向左的动量，再放开右手后，系统的动量仍守恒，即此后的总动量向左，C对；无论何时放开手，只要是两手都放开就满足动量守恒的条件，即系统的总动量保持不变.若两手同时放开，那么放开后系统的总动量就等于放手前的总动量，即为零；若两手先后放开，那么两手都放开后的总动量也是守恒的，但不为零，D对.答案答案ACDACD一枚在空中飞行的火箭，质量为m，在某点的速度为v，方向水平，燃料即将耗尽.火箭在该点突然炸裂成两块.其中一块质量为 沿着与v相反的方向以2v的速度飞出，则炸裂后另一块的速度大小为_.解解析析炸裂前，可以认为火箭是由 和 两部
16、分组成.火箭的炸裂过程可以看做这两部分相互作用的过程.这两部分组成的系统所受的重力远小于爆炸时燃气对它们的作用力，可以认为系统满足动量守恒的条件.选爆炸前的速度方向为正方向mv (2v)v得v .对动量守恒定律的认识导学导学探究探究三国演义“草船借箭”中，若草船的质量为m1，每支箭的质量为m，草船以速度v1远离时，对岸士兵万箭齐发，n支箭同时射中草船，箭的速度皆为v，方向与船的运动方向相同.由此，草船的速度会增加吗？这种现象如何解释？(不计水的阻力)n支箭射中船后船速多大？即学即用即学即用答案答案会增加选船和射中的n支箭为系统，则系统满足动量守恒的条件，设箭射到船上后的共同速度为v，由动量守恒
17、定律，有m1v1nmv(m1nm)v得v ，速度的增量为vvv1典例1如图所示，质量为0.5 kg的小球在离车底面高度20 m处以一定的初速度向左平抛，落在以7.5 m/s的速度沿光滑的水平面向右匀速行驶的敞篷小车中，小车的底面上涂有一层油泥，车与油泥的总质量为4 kg，若小球在落在车的底面前瞬间的速度是25 m/s，则当小球和小车相对静止时，小车的速度是(g10 m/s2)()A.5 m/s B.4 m/sC.8.5 m/s D.9.5 m/s解析由平抛运动规律可知，小球下落的时间t s2 s，在竖直方向的速度vygt20 m/s，水平方向的速度vx m/s15 m/s，取小车初速度的方向为
18、正方向，由于小球和小车的相互作用满足水平方向上的动量守恒，则m车v0m球vx(m车m球)v，解得v5 m/s，故A正确.答案A【求解思路与方法】：(1)正确分析作用过程中各物体状态的变化情况；(2)分清作用过程中的不同阶段，并按作用关系将系统内的物体分成几个小系统，既要符合守恒条件，又方便解题.(3)对不同阶段、不同的小系统准确选取初、末状态，分别列动量守恒方程.主题二、多物体、多过程动量守恒定律的应用典例2如图所示，A、B两个木块质量分别为2 kg与0.9 kg，A、B与水平地面间接触光滑，上表面粗糙，质量为0.1 kg的铁块以10 m/s的速度从A的左端向右滑动，最后铁块与B的共同速度大小
19、为0.5 m/s，求：(1)A的最终速度大小；解析选铁块和木块A、B为一系统，取水平向右为正方向，由系统总动量守恒得：mv(MBm)vBMAvA可求得：vA0.25 m/s(2)铁块刚滑上B时的速度大小.(2)求铁块刚滑上B时的速度大小.解析设铁块刚滑上B时的速度为v，此时A、B的速度均为vA0.25 m/s.由系统动量守恒得：mvmv(MAMB)vA可求得v2.75 m/s答案2.75 m/s典例3如图所示，光滑水平面上有三个木块A、B、C，质量分别为mAmC2m、mBm.A、B用细绳连接，中间有一压缩的弹簧(弹簧与木块不拴接).开始时A、B以共同速度v0运动，C静止.某时刻细绳突然断开，A
20、、B被弹开，然后B又与C发生碰撞并粘在一起，最终三木块速度恰好相同，求B与C碰撞前B的速度.解析细绳断开后，在弹簧弹力的作用下，A做减速运动，B做加速运动，最终三者以共同速度向右运动，设共同速度为v，A和B分开后，B的速度为vB，对三个木块组成的系统，整个过程总动量守恒，取v0的方向为正方向，则有(mAmB)v0(mAmBmC)v对A、B两个木块，分开过程满足动量守恒，则有(mAmB)v0mAvmBvB联立以上两式可得：B与C 碰撞前B 的速度为vB v0.答案 v0解解析析两个小车及磁铁组成的系统在水平方向不受外力作用，两车之间的磁力是系统内力，系统动量守恒，设向右为正方向.(1)据动量守恒
21、得：mv甲mv乙mv甲，代入数据解得v甲v甲v乙(32)m/s1 m/s，方向向右.(2)两车相距最小时，两车速度相同，设为v，由动量守恒得：mv甲mv乙mvmv.解得v m/s0.5 m/s，方向向右.答案答案(1)1 m/s方向向右(2)0.5 m/s方向向右【思路与方法】：分析临界问题的关键是寻找临界状态，在动量守恒定律的应用中，常常出现相互作用的两物体相距最近、避免相碰和物体开始反向等临界状态，其临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系，这些特定关系的判断是求解这类问题的关键.主题三、动量守恒定律应用中的临界问题分析典例4如图所示，甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏.
22、甲和他的冰车总质量共为M30 kg，乙和他的冰车总质量也是30 kg.游戏时，甲推着一个质量为m15 kg的箱子和他一起以v02 m/s 的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来.为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处，乙迅速抓住.若不计冰面摩擦.(1)若甲将箱子以速度v推出，甲的速度变为多少？(用字母表示).(2)设乙抓住迎面滑来的速度为v的箱子后返向运动，乙抓住箱子后的速度变为多少？(用字母表示)解析甲将箱子推出的过程，甲和箱子组成的系统动量守恒，以v0的方向为正方向，由动量守恒定律得：(Mm)v0mvMv1解得v1(1)若甲将箱子以速度v推出，甲的速度变为多少？(用字母表示)
23、.(2)设乙抓住迎面滑来的速度为v的箱子后返向运动，乙抓住箱子后的速度变为多少？(用字母表示)解析箱子和乙作用的过程动量守恒，以箱子的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mvMv0(mM)v2解得v2(3)若甲、乙最后不相撞，则箱子被推出的速度至少多大？解析甲、乙不相撞的条件是v1v2其中v1v2为甲、乙恰好不相撞的条件.即 ，代入数据得v5.2 m/s.所以箱子被推出的速度为5.2 m/s时，甲、乙恰好不相撞.例5将两个完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上，水平面光滑.开始时甲车速度大小为3 m/s，乙车速度大小为2 m/s，方向相反并在同一直线上，如图5所示.(1)当乙车速
24、度为零时，甲车的速度多大？方向如何？(2)由于磁性极强，故两车不会相碰，那么两车的距离最小时，乙车的速度是多大？方向如何？图5解析答案总结提升返回检测一.(多选)如图所示，在光滑的水平面上有一静止的斜面，斜面光滑，现有一个小球从斜面顶端由静止释放，在小球下滑的过程中，以下说法正确的是()A.斜面和小球组成的系统动量守恒B.斜面和小球组成的系统仅在水平方向上动量守恒C.斜面向右运动D.斜面静止不动BC当堂检测如图所示，质量为M的盒子放在光滑的水平面上，盒子内表面不光滑，盒内放有一块质量为m的物体.从某一时刻起给m一个水平向右的初速度v0，那么在物块与盒子前后壁多次往复碰撞后()A.两者的速度均为
25、零B.两者的速度总不会相等C.物体的最终速度为 ，向右D.物体的最终速度为 ，向右D当堂检测总结提升1.应用动量守恒定律的解题步骤2.特别注意：系统内各物体的动量必须相对于同一参考系，一般都是选地面为参考系，即各物体都是相对地面的速度.1.(多选)如图6所示，在水平光滑地面上有A、B两个木块，A、B之间用一轻弹簧连接.A靠在墙壁上，用力F向左推B使两木块之间的弹簧压缩并处于静止状态.若突然撤去力F，则下列说法中正确的是()达标检测1234图6A.木块A离开墙壁前，A、B和弹簧组成的系统动量守恒，机械能也守恒B.木块A离开墙壁前，A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但机械能守恒C.木块A离开墙壁后
26、，A、B和弹簧组成的系统动量守恒，机械能也守恒D.木块A离开墙壁后，A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但机械能守恒解解析析若突然撤去力F，木块A离开墙壁前，墙壁对木块A有作用力，所以A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但由于A没有离开墙壁，墙壁对木块A不做功，所以A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，选项A错误，选项B正确；木块A离开墙壁后，A、B和弹簧组成的系统所受合外力为零，所以系统动量守恒且机械能守恒，选项C正确，选项D错误.答案答案BC12342.如图7所示，质量为M的小车置于光滑的水平面上，车的上表面粗糙，有一质量为m的木块以初速度v0水平地滑至车的上表面，若车足够长，则()1234图7A
27、.木块的最终速度为 v0B.由于车上表面粗糙，小车和木块所组成的系统动 量不守恒C.车上表面越粗糙，木块减少的动量越多D.车上表面越粗糙，小车获得的动量越多解析答案解析解析由m和M组成的系统水平方向动量守恒易得A正确；m和M动量的变化与小车上表面的粗糙程度无关，因为车足够长，最终各自的动量与摩擦力大小无关.答案答案A12343.质量M100 kg的小船静止在水面上，船首站着质量m甲40 kg的游泳者甲，船尾站着质量m乙60 kg的游泳者乙，船首指向左方，若甲、乙两游泳者在同一水平线上，甲朝左、乙朝右以3 m/s的速率跃入水中，则()A.小船向左运动，速率为1 m/sB.小船向左运动，速率为0.
28、6 m/sC.小船向右运动，速率大于1 m/sD.小船仍静止1234解解析析设水平向右为正方向，两游泳者同时跳离小船后小船的速度为v，根据甲、乙两游泳者和小船组成的系统动量守恒有m甲v甲m乙v乙Mv0，代入数据，可得v0.6 m/s，其中负号表示小船向左运动，所以选项B正确.答案答案B12344.一辆质量m13.0103 kg的小货车因故障停在车道上，后面一辆质量m21.5103 kg的轿车来不及刹车，直接撞入货车尾部失去动力，相撞后两车一起沿轿车运动方向滑行了x6.75 m停下.已知车轮与路面间的动摩擦因数0.6，求碰撞前轿车的速度大小.(重力加速度取g10 m/s2)12341234解析解析由牛顿第二定律得a g6 m/s2v 9 m/s由动量守恒定律得m2v0(m1m2)vv0 v27 m/s.答案答案27 m/s