1.3. 动量守恒定律 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第一章 动量守恒定律 3. 动量守恒定律 教学目标 CONTENT 01 02 03 了解动量守恒定律的普遍意义, 会用动量守恒定律解决实际问题 理解动量守恒定律的内容, 理解其守恒的条件 知道系统、内力、外力的概念 2 第一节中我们通过分析一辆小车碰撞一辆静止小车,得出碰撞前后两辆小车的动量之和不变的结论。对于冰壶等物体的碰撞也是这样么?怎样证明这一结论?这是一个普遍的规律么? 新课引入 (1)碰撞过程中B对A的冲量:F1Δ t = m11′ - m11 (2)碰撞过程中A对B的冲量:F2 Δ t = m22′ - m22 (3)根据牛顿第三定律 F1 = -F2 (4)整理后得:m11′ m22′ = m11 m22 如图在光滑水平桌面上做匀速运动的两个小球A、B,质量分别是m1和m2,沿同一直线向同一方向运动,速度分别是 1 和2 ,2 >1。当B追上A时发生碰撞。碰撞后A、B的速度分别是 1′和2′ 。碰撞过程中A所受B对它的作用力是 F1,B所受A对它的作用力是 F2。碰撞时,两物体之间力的作用时间很短,用 Δ t 表示。 v2 v1 v2′ v1′ m2 m2 m1 m1 B A A B 理论探究 相互作用的两个物体的动量改变 一 这说明,两物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和,并且该关系式对过程中的任意两时刻的状态都适用。 那么,碰撞前后满足动量之和不变的两个物体的受力情况是怎样的呢? m11′ m22′ = m11 m22 v2 v1 v2′ v1′ m2 m2 m1 m1 B A A B N2 N1 G2 G1 F2 F1 两物体各自既受到对方的作用力,同时又受到重力和桌面的支持力,重力和支持力是一对平衡力。两个碰撞的物体在所受外部对它们的作用力的矢量和为0的情况下动量守恒。 (一)系统、内力、外力 1.系统:一般而言,碰撞、爆炸等现象的研究对象是两个(或多个)物体。我们把由两个(或多个)相互作用的物体构成的整体叫作一个力学系统,简称系统。 2.内力:系统中物体间的作用力,叫作内力。 3.外力:系统以外的物体施加给系统内物体的力,叫作外力。 动量守恒定律 二 知能提升 (二)动量守恒定律 1. 内容: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。 2.动量守恒定律的表达式: ① p = p′ (系统相互作用前的总动量 p 等于相互作用后的总动量 p′ ) ② Δ p= 0(系统总动量的增量为0) ③ Δ p1 =-Δ p2 (两个物体组成的系统中,各自动量的增量大小相等、方向相反) ④ m1v1 + m2v2 = m1v1′ + m2v2′ (两个物体组成的系统中,相互作用前的总动量等于相互作用后两个物体的总动量) (1)系统不受外力或外力的矢量和为零,系统动量守恒; 3.成立条件 (2) 系统所受合外力虽然不为零,但系统的内力远大于外力时, 如碰撞、爆炸等现象中,系统的动量可看成近似守恒; 斜面B置于光滑水平面上,物体A沿光滑斜面滑下,则AB组成的系统受到几个作用力?哪些力是内力?哪些力是外力?系统动量守恒吗? 竖直方向失重:N<(M+m)g ,系统动量不守恒 水平方向:系统不受外力,动量守恒 N Mg mg N1 N1’ 思考讨论 (3)系统所受的合外力不为零,但某一方向上合外力为零,则系统在这一方向上动量守恒。 (1)系统不受外力或外力的矢量和为零,系统动量守恒; 3.成立条件 (2) 系统所受合外力虽然不为零,但系统的内力远大于外力时, 如碰撞、爆炸等现象中,系统的动量可看成近似守恒; 既然许多问题可以通过牛顿运动定律解决,为什么还要研究动量守恒定律? 用牛顿运动定律解决问题要涉及整个过程中的力。在实际过程中,往往涉及多个力,力随时间变化的规律也可能很复杂,使得问题难以求解。但是,动量守恒定律只涉及过程始末两个状态,与过程中力的细节无关。这样,问题往往能大大简化。 事实上,动量守恒定律的适用范围非常广泛。近代物理的研究对象已经扩展到我们直接经验所不熟悉的高速(接近光速)、微观(小到分子、原子的尺度)领域。研究表明,在这些领域,牛顿运动定律不再适用,而动量守恒定律仍然正确。 动量守恒定律的普适性 三 知能提升 例1. 在列车编组站里,一辆质量为1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以2 m/s 的速度运动,碰上一辆质量为2.2×104 kg的静止货车,它们碰撞后结合在一起继续运动,求货车碰撞后的运动速度。 ③ 本题中研究的是哪一个过程?该过程的初状态和末状态分别是什么? ①本题中相互作用的系统是什么? ②分析系统受到哪几个外力的作用?是否符合动量守恒的条件? 碰撞前、后 地面摩擦力和空气阻力 远小于内力 动量守恒 v m1 m2 系统 N1 N2