1.3 动量守恒定律（授课PPT）-【大单元教学】高二物理同步备课系列（人教版2019选择性必修第一册）

3. 动量守恒定律 第一单元 动量守恒定律 更多模板请关注：https://haosc.tukuppt.com 1物理观念： 在了解系统、内力和外力的基础上，理解动量守恒定律。了解动量守恒定律的普遍适用性和牛顿运动定律适用范围的局限性。 2科学思维： 在系统对象的分析下，得出动量守恒定律满足的条件。培养学生思考分析能力。培养建构模型能力。能够运用动量守恒定律分析生产生活中的有关现象。 3科学探究： 经历对动量守恒的探究过程，尝试用科学探究的方法研究物理问题。知道动量守恒定律适用条件，领会理想化的思想。能在观察和实验中发现问题、提出合理猜想与假设；具有设计探究方案和获取证据的能力。 4科学态度与责任： 具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，能主动与他人合作，尊重他人，能基于证据和逻辑发表自己的见解，实事求是有将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探索日常生活有关的物理问题。 核 心 素 养 一、驱动问题 第二届中国冰壶联赛(西宁站)在青海多巴国家高原体育训练基地拉开帷幕。联赛最后于2024年1月1日联赛落下帷幕。吉林队以7:6战胜北京队获得混双冠军，广东队6:3战胜重庆队获得季军。冰壶在碰撞过程中动量怎么个变化呢？ 比赛中，为什么要在冰面上和用冰壶刷不断的摩擦冰面？是否与气垫导轨有类似的作用？对于冰壶的这种碰撞是否也有与两个滑块碰撞时类似的结论？ 一、驱动问题 动量定理研究的是单个物体受力一段时间动量的变化量，如果两个或者多个物体发生相互作用，他们动量又是怎样的呢？ 一、驱动问题 以上现象中小球的动量都发生了变化，多个小球总的动量发生变化了吗？（提示：尝试从隔离每个小球用动量定理的角度去思考。） 为什么要选择密度很大的铁球或者铅球做该实验？ 点击视频播放 v A B m2 m1 m2 m1 m2 m1 A B 二、相互作用的两个物体的动量改变 【活动】如图中在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A，B，当B追上A时发生碰撞（两物体匀速，且v2>v1）。碰撞后A、B的速度分别是v′1和v′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用Δt表示。你能根据以上信息推导A、B碰撞之后动量之和的变化情况吗？ 光滑平面 光滑平面 （一）碰撞情景 二、相互作用的两个物体的动量改变 （二）过程分析 (1)以物体A为研究对象，根据动量定理，物体A动量的变化量等于它所受作用力F1的冲量，即 (2)以物体B为研究对象，物体B动量的变化量等于它所受作用力F2的冲量，即 (3)根据牛顿第三定律可知两个物体碰撞过程中的每个时刻相互作用力 (4)整理得 v A B m2 m1 m2 m1 m2 m1 A B 光滑平面 光滑平面 二、相互作用的两个物体的动量改变 （三）归纳总结 碰撞前后满足动量之和不变的两个物体的受力情况是怎么样的呢？ m2 m1 F F’ m1g m2g 1.两物体各自即受到对方的作用力，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。 2.两个碰撞的物体在受到外部对它们的作用力的矢量和为零的情况下动量守恒。 三、动量守恒定律 N1 G1 N2 G2 F1 F2 系统 内力 外力 系统：有相互作用的物体构成一个系统 内力：系统中各物体之间的相互作用力 外力：外部其他物体对系统的作用力 （一）系统及内外力 三、动量守恒定律 （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零，这个系统的总动量保持不变。 2.表达式： 3.条件： ①系统不受外力或所受合外力为零（严格条件） ②虽然受外力不为零，但内力>>外力，且作用时间极短，爆炸，碰撞类问题（近似条件） ③虽然受外力不为零，但某方向上不受外力，则该方向动量守恒。（某方向动量守恒，系统动量实际不一定守恒） 三、动量守恒定律 （三）思考与讨论 A B 如图所示，静止的两辆小车用细线相连，中间有一个压缩了的轻弹簧。 （1）烧断细绳后，由于弹力的作用，两辆小车分别向左、右运动，它们获得了动量，它们的总动量是否增加了？ 系统所受合外力为0，动量守恒；整个过程取向左为正方向，则0=mAvA+(-mBvB)； （2）烧断细绳后，按住左边的小车，由于弹力的作用，右边小车向右运动，右边小车获得了动量，那么它们的总动量是否守恒？ 系统所受合外力不为0，动量不守恒 三、动量守恒定律 （三）思考与讨论 A B 如图所示，静止的两辆小车用细线相连，中间有一个压缩了的轻弹簧。 （3）烧断细绳后，按住左边的小车，由于弹力的作用，右边小车向右运动，当弹簧恢复原长时，松开左边小车，哪个过程它们的总动量不守恒，哪个过程它们的总动量守恒？ 烧断绳子瞬间到弹簧恢复原长前，系统所受合外力不为0，动量不守恒。 松开左边小车后，系统合外力为0，动量守恒。 （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？ 三、动量守恒定律 （四）典例精讲 【例题1】在列车编组站里，一辆 m1 = 1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以 v1 = 2 m/s 的速度运动，碰上一辆 m2 = 2.2×104kg 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。 v m1 m2 系统 N1 N2 F2 内力 外力 F1 G1 G2 （1）本题中相互作用的系统是什么？ 地面摩擦力和空气阻力 远小于内力 动量守恒 分析： 三、动量守恒定律 v m1 m2 x 0 【解析】沿碰撞前货车运动的方向建立坐标轴，有v1 = 2 m/s 设两车结合后的速度为v 。 两车碰撞前的总动量为： 两车碰撞后的总动量为： 由动量守恒定律可得： 所以 代入数值，得： v= 0.9 m/s，方向向右。 三、动量守恒定律 【例题2】 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，其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去，速度为v1 。求炸裂后另一块的速度v2 。 解：火箭炸裂前的总动量为： 火箭炸裂后的总动量为： 根据动量守恒定律可得： 解得： x 0 v m1 m2 v 三、动量守恒定律 （五）解题方法归纳 ①找：找研究对象(系统包括那几个物体)和研究过程； ②析：进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒)； ③定：规定正方向，确定初末状态动量正负号，画好分析图； ④列：由动量守恒定律列方程； ⑤算：合理进行运算，得出最后的结果，并对结果进行分析。 （1）应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法： （2）通过例题1和例题2，我们发现当内力远小于外力时，我们仍然可以利用动量守恒定律处理问题。 四、动量守恒定律的普适性 体育生活中应用 速滑接力比赛 斯诺克比赛 冰壶比赛 四、动量守恒定律的普适性 高速微观领域的应用 正负电子对撞实验 微观粒子间的碰撞 星系间的碰撞 四、动量守恒定律的普适性 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？ 1、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。 2、动量守恒定律不仅适用于宏观、低速问题，而且适用于高速、微观的问题。 牛顿运动定律解决问题要涉及整个过程的力。 3、动量守恒定律是一个独立的实验规律,它适用于目前为止物理学研究的一切领域。 这些领域，牛顿运动定律不在适用。 五、机械能守恒和动量守恒的比较 单个、或相互作用的物体组成的系统 相互作用的物体组成的系统 只有重力或弹力做功,其他力不做功 系统不受外力或所受合外力等于零 标量守恒(不考虑方向性) 矢量守恒(规定正方向) 都可以用实验来验证,因此它们都是实验规律。 仅限于宏观、低速领域 到目前为止物理学研究的一切领域 爆炸、碰撞、反冲相互作用现象中,因F内>>F外,动量是守恒的, 但很多情况下有其它力（内力）做功,有其他形式能量转化为机械能,机械能不守恒. 课堂小结 动量守恒定律 （2）公式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'；m1∆v1= -m2∆v2 （3）条件 （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 ①系统不受外力； ②系统受到外力，但外力的合力为零； ③系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力； ④在某一方向上不受外力或合外力为零或内力远大于外力。 课堂反馈 1.如图所示，光滑圆槽质量为M，静止在光滑的水平面上，其内表面有一小球被细线吊着恰位于槽的边缘处，如将线烧断，小球滑到另一边的最高点时，圆槽的速度为(　　) A．0 B．向左 C．向右 D．不能确定 A 课堂反馈 课堂反馈 答案:BC 课堂反馈 课堂反馈 课堂反馈 课堂反馈 4.把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出一颗子弹时，关于枪、子弹和小车，下列说法正确的是 ( ) A．枪和子弹组成的系统，动量守恒 B．枪和小车组成的系统动量守恒 C．枪、子弹和小车三者组成的系统动量守恒 D．枪、子弹和小车三者组成的系统，因枪和子弹间有摩擦力，故动量不守恒 C 课堂反馈 质量m1=0.1kg的小球在光滑水平面上以v1=30 cm/s的速率向右运动，恰遇上质量m2=0.5kg的小球以v2=10 cm/s的速率向左运动，碰撞后小球m2恰好静止，那么碰撞后小球m1的速度大小是多大？方向如何？ 解：以两个小球为系统，以水平向右方向为正，v1=0.3m/s， v2=-0.1m/s，v2′=0 根据动量守恒定律： m1v1+m2v2= m1v1′+m2v2′ 解得：v1′ =-0.2m/s 负号表示速度方向水平向左。 课堂反馈 5．在光滑的水平面上，一个质量为2kg的物体A与另一物体B发生正碰，碰撞时间不计，两物体的位置随时间变化规律如图所示，以A物体碰前速度方向为正方向，下列说法正确的是（　　） A．碰撞后A的动量为6kg﹒m/s B．碰撞后A的动量为2kg﹒m/s C．物体B的质量为2kg D．碰撞过程中合外力对B的冲量为6N﹒s BD 课堂反馈 【答案】BD 【详解】由图可知，碰撞前A的速度为 碰撞后A、B共同的速度为 则碰撞后A的动量为 ， A错误，B正确； C．A、B碰撞过程中，由动量守恒定律可得 解得： ，C错误； D．对B，由动量定理可得 ，D正确； 故选BD。 本课时结束 感谢观看！ 更多模板请关注：https://haosc.tukuppt.com Lavf58.46.101 Wxmm_9020220615 $$