1.2 动量守恒定律及其应用 课件-2024-2025学年高二上学期物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

1.2 动量守恒定律及其应用 教学目标 CONTENT 01 02 03 会用动量守恒定律解决反冲运动与火箭原理 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 新课引入 物体间的作用总是相互的，如冰壶碰撞，碰碰车等。这些发生相互作用的物体，它们的动量变化会遵循什么样的规律呢？ 实验结果： 在气垫导轨上，无论两滑块的质量是否相等，它们在被弹开前的总动量为零，弹开后的总动量也几乎为零。这说明气垫导轨上的两滑块在相互作用前后的总动量几乎是不变的。 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 t 表示。试分析碰撞前后，两球的总动量有什么关系？ v2 v1 v2′ v1′ m2 m2 m1 m1 B A A B 理论探究 结论： 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？ v2 v1 v2′ v1′ m2 m2 m1 m1 B A A B N2 N1 G2 G1 F2 F1 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。 结论： （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 一 新课教学 2. 动量守恒定律的表达式： ① p ＝ p′ ② Δ p＝ 0 ③ Δ p1 ＝－Δ p2 ④ m1v1 + m2v2 ＝ m1v1′ + m2v2′ （二）动量守恒定律 1. 内容：一个系统不受外力或者所受合外力为0时，这个系统的 总动量保持不变，这就是动量守恒定律。 (1)系统不受外力或者所受合外力为零，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 (1)系统不受外力或者所受合外力为零，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； (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。 (4)全过程的某一阶段系统受的合外力为零，则该阶段 系统动量守恒。 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矢量和为零，所以系统动量守恒。 观察与思考 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，三者的矢量和不为零，所以系统动量不守恒。 观察与思考 在光滑的水平面上有一辆平板车，某同学站在车上，想通过敲打车的左端让小车向右不断运动。可行吗？为什么？ 观察与思考 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。 迁移 4.注意点： ①矢量性：动量守恒方程是一个矢量方程。 ②瞬时性：动量是个瞬时量，动量守恒是指系统任意两个时刻 的动量恒定；不同时刻的动量不能相加。 ④应用时需注意区分内力和外力，内力不改变系统的总动量， 外力才能改变系统的总动量。 ③同一性：由于动量的大小与参考系的选择有关，因此应用动量 守恒定律时，应注意各物体的速度必须是相对同一参 考系的速度，一般以地面为参考系。 例：质量为1000kg的轿车与质量为4000kg的货车迎面相撞，碰撞后两车绞在一起，并沿货车行驶方向运动一段路程后停止，从事故现场测出，两车相撞前，货车的行驶速度为54km/h，撞后两车的共同速度为18km/h。该段公路对轿车的限速为100km/h，试判断轿车是否超速度行驶。 v=126km/h ？ 学以致用 5. 应用动量守恒定律解题的思路 明确研究对象，确定系统的组成 受力分析，分清内力、外力，确定动量是否守恒 规定正方向，确定初、末动量 根据动量守恒定律，建立方程 代入数据，求出结果并讨论说明 规律方法 将气球充气后松口释放，气球会沿着与喷气方向相反的方向飞去 反冲运动 章鱼的运动 火箭的发射 情景 1.定义：一个物体向某一方向高速喷射出大量的气体、液体或弹出一个物体，从而使物体本身获得一个反向速度的现象，物体的这种后退运动叫反冲。 问题探究：在反冲运动中，能量如何转化? 反冲运动与火箭 二 其它形式的能转化为动能，动能增加. 20 2.火箭的工作原理 利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的速度． 21 喷气的速度：目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂，喷气速度在2000~5000m/s. 质量比：火箭的质量比在6～10 左右 要发射人造卫星，这样的火箭还不能达到所需的速度 如何解决卫星发射问题？ 拓展一步 火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比 火箭脱离过程 多级火箭由单级火箭组成，发射时先点燃第一级火箭，燃料用完以后，空壳自动脱落，然后下一级火箭开始工作。 为什么多级火箭在发射过程中要将空壳抛掉？ 试从理论上加以说明。 火箭在飞行过程中抛掉空壳后，可以使质量变得更小，从而使得质量比增大，进而提高火箭最终所能获得的速度。 3. 生活中的反冲运动 农田、园林的喷灌装置 利用“反冲”原理 喷气式飞机 “反冲”的危害 “反冲”的防止 止退犁 （火炮缓冲器） 握枪姿势 ？ 学以致用 1. 在水平地面上放置一门质量为M 的炮车(不含炮弹)，发射的 炮弹质量为m，设地面和炮车间摩擦不计，则： (1)炮筒水平时，发射炮弹的速度为v0，炮车的反冲速度为多大？ (2)炮筒与水平方向成θ角时，发射炮弹的速度大小为v0，炮车的 反冲速度是多大？ (3)炮筒水平时，发射的炮弹如果相对于炮口的速度大小为v0， 则炮车的反冲速度为多大？ 讨论反冲运动应注意的两个问题 （1）速度的方向性：对于原来静止的整体，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向运动的另一部分的速度就要取负值. （2）速度的相对性：反冲问题中，若已知相互作用的两物体的相对速度，先将各速度转换成相对同一参考系的速度，再列动量守恒方程. 总结提升 总结提升 一、动量守恒定律 二、反冲运动与火箭 内容 表达式： m1v1 + m2v2 ＝ m1v1′ + m2v2′ 成立条件 课堂小结 课堂练习 1．(多选)关于动量守恒的条件，下面说法正确的是(　 　) A．只要系统内有摩擦力，动量就不可能守恒 B．只要系统所受合外力为零，系统动量就守恒 C．系统加速度为零，系统动量一定守恒 D．只要系统所受合外力不为零，则系统在任何方向上动量都 不可能守恒 BC 31 2.(多选)下列四幅图所反映的物理过程中，动量守恒的是(　 　) AC 3. 一辆平板车停止在光滑水平面上，车上一人用大锤敲打车的左端， 如图所示，在锤的连续敲打下，这辆平板车将( ) A . 左右来回运动 B . 向左运动 C. 向右运动 D. 静止不动 A 4. 如图所示，一辆小车静止在光滑的水平面上，小车立柱上固定 一条长为 L、系有小球的水平细绳，小球由静止释放，不计一 切摩擦，下列说法正确的是（ ） A.小球的机械能守恒，动量不守恒 B.小球的机械能不守恒，动量也不守恒 C.球、车系统的机械能守恒，动量守恒 D.球、车系统的机械能守恒，水平方向动量守恒 L BD 5. 如图所示，长为 L 的船静止在平静的 水面上，立于左侧船尾的人的质量为 m，船的质量为M，不计水的阻力， 人从船尾走到右侧船头的过程中， 求船对地面的运动位移大小。 人船模型 1. “人船”模型概述 两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒，有 m1v1-m2v2=0 。 2.运动特点: 人动船动，人停船停；人快船快，人慢船慢；人左船右。 Lavf57.83.100 答案　eq \f(mv0,M) 答案　eq \f(mv0,M＋m) 答案　eq \f(mv0cos θ,M) $$