1.3 动量守恒定律在碰撞中的应用（备课堂）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（粤教版选修3-5）

粤教版 高中物理选修3-5 第一章 V1=20m/s V2=10m/s 1、动量守恒定律的内容： 一个系统不受外力或者受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。 2、动量守恒定律的表达式： (1) （2）Δp1=-Δp2 （3）Δp=0 知识回顾: 3、动量守恒定律的条件： （1）系统不受外力或所受的外力之和为零。 （2）系统内力远大于外力。(碰撞与爆炸） （3）系统在某一方向不受外力或所受的外力之和为零，这一方向的动量守恒。 【课本例1】在列车编组站里，一辆载重质量为m1=3.0×104kg的货车在平直轨道是以v1=2m/s的速度运动，碰上另一辆载重后质量为m2=4.5×104kg的静止的货车，它们碰撞后接合在一起继续运动．求运动的速度． 解：取碰撞前货车运动的方向为正方向，则有v1=2m/s ， 设两车接合后的速度为v' , 两车碰撞前的总动量为p=m1v1，碰撞后的总动量为 p'=（m1+m2）v' 由动量守恒定律得： m1v1= （m1+m2）v' ∴ v'= m1v1 / （m1+m2）= 0.8m/s v'是正值，表示两车接合后以0.8m/s的速度沿着第一辆车原来运动的方向继续运动。 如图所示，质量为m2＝1kg的滑块静止于光滑的水平面上，以质量为m1＝50g的小球以v1＝100m/s的速率碰到滑块后又以v2＝80m/s的速率被弹回，求滑块获得的速度是多少？ 解：取m1和m2系统作为研究对象，则系统动量守恒，以v1的方向为正方向，则根据动量守恒定律可得： 化解可得： 【题型1】 m2 m1 v1 一枚在空中飞行的导弹，质量为 m ，在某点的速度为 v ，方向水平，如图所示。导弹在该点突然炸裂成两块，其中质量为 m1 的一块沿着与 v 相反的方向飞去，速度 v1 。求炸裂后另一块的速度 v2 。 【题型2】 分析 导弹在空中爆炸时所受合外力应是它受到的重力G＝(m1+m2)g，可见系统的动量并不守恒。但爆炸的内力远大于所受的外力即重力，系统的动量可以看作近似守恒。 小结：上述两题属碰撞和爆炸过程,由于对碰撞和爆炸过程的瞬间,其内力远大于 外力,所以在此过程系统的动量是守恒的. 解 : 取炸裂前速度v的方向为正方向，根据动量守恒定律，可得 m1v1+(m-m1)v2=mv 解得: 总结：动量守恒定律问题的基本步骤和方法 ⑴确定研究对象组成的系统，分析所研究的物理过程中，系统受外力的情况是否满足动量守恒定律的应用条件； ⑵设定正方向，分别写出系统初、末状态的总动量 ⑶根据动量守恒定律列方程 (4)解方程，统一单位后代入数值进行运算，列出结果 3：满足规律：动量守恒定律 碰撞问题 1：定义：碰撞是指相对运动的物体相遇时，在极短的时间内它们的运动状态发生了显著变化的过程。 物理学中所说的碰撞的含义是相当广泛的，比如两个物体的碰撞，子弹射入木块，系在绳子两端的物体将松弛的绳子突然拉紧，列车车厢的挂接，等都可以视为碰撞。 2：特点：在碰撞过程中内力都是远远大于外力 4：碰撞的类型： （1）弹性碰撞 两物体碰撞很短时间内分开（不含中间有弹簧的情况），能量（动能）无损失，称为弹性碰撞。 特点：碰撞前后机械能（或总动能）守恒和动量守恒； 【课本例2】质量为m1=0.2kg 的小球以5m/s的速度在光滑平面上运动，跟原来静止的质量为m2=50g的小球相碰撞，如果碰撞是弹性的，求碰撞后球m1与球m2的速度。如图所示： 分析：两球所组成的系统在碰撞过程中所受到的合外力为零，因此遵守动量守恒定律，又因为是弹性碰撞，碰撞过程中无机械能损失，因此碰撞前后系统总动能相等。 讨论： 1.若 m1 = m2 质量相等的两物体 弹性碰撞后交换速度 2. 若 m1 << m2 3.若m1 >>m2 （2）非弹性碰撞 在实际发生的碰撞中，机械能要有一部分转化为内能，这样的碰撞称为非弹性碰撞，所以在非弹性碰撞中，碰撞结束时的总动能要小于碰撞前的总动能．其规律可表示为： m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ 特点：这类问题能量（动能）损失最多，即：碰撞后总机械能小于碰撞前的总机械能，但动量是守恒。 （3）完全非弹性碰撞 这类问题是两个物体碰后合为一个整体，以共同的的速度运动，这类碰撞称为完全非弹性碰撞。    解决碰撞问题须同时遵守的三个原则: 1. 系统动量守恒原则 3. 物理情景可行性原则 例如：追赶碰撞： 碰撞后： 在前面运动的物体的速度一定不小于在后面运动的物体