1.3 动量守恒定律 课件-2024-2025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 1.3 动量守恒定律 01 02 03 动量守恒定律 知识点 相互作用的两个物体的动量改变 动量守恒定律应用 2 观看视频，猜一下冰壶碰撞前后两冰壶的动量之和不变的结论是否还适用，怎样证明这一规律普遍适用？ 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？ 静止站在光滑的冰面上，小孩推大人一把，他们各自往相反的方向运动，谁运动得更快一些？他们的总动量是多少？   A B m2 m1 m2 m1 1.系统：有相互作用的几个物体构成一个系统 2.内力：系统中相互作用的各物体之间的相互作用力 3.外力：外部其他物体对系统的作用力 N1 G1 N2 G2 F1 F2 系统 内力 外力 一.系统、内力和外力 内力和外力的区分依赖于系统的选取，只有在确定了系统后，才能确定内力和外力。 6 F·Δt = mv' – mv0=Δp 接下来我们用动量定理分别研究两个相互作用的物体，看看是否会有新收获？ v' F m F v0 m 动量定理给出了单个物体受力与动量变化量之间的关系   A B m2 m1   m2 m1 m2 m1 A B 光滑 F1 F2 问题1：两个小木块相撞后，它们的动量是否变化？动量改变的原因是什么？ 二.相互作用的两个物体的动量改变 碰前 碰后 两个小球相撞后，它们的各自的动量都发生改变，因为受到对方的冲量 8   A B m2 m1   m2 m1 m2 m1 A B 光滑 F1 F2 问题2：碰后各自动量改变了多少？动量的改变量有什么关系？ 碰前 碰后 对A： 对B： 根据牛顿第三定律： p′1+ p′2= p1+ p2 两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和 取向右为正方向 9 F1 F2 问题3：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？ m2g m1g N2 N1 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。 10 三.动量守恒定理 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.表达式： （1）p＝p′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ (系统作用前的总动量等于作用后的总动量) （2）Δp1＝－Δp2或m1Δv1＝－m2Δv2 (系统内一个物体的动量变化与另一物体的动量变化等大反向) （3）Δp＝0 (系统总动量的变化量为零) 11 (2)系统受到外力，但外力的合力为零(实际条件) 在光滑水平面上有两个载有磁铁的相向运动的小车，两小车组成的系统动量守恒么？ N1 G1 N2 G2 F2 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和为零，所以系统动量守恒。 F1 3.条件： (1)系统不受外力（理想条件） v1 v2 （3）系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒；(近似条件） 爆炸：如导弹在空中爆炸的瞬间，火药施加的作用力远大于其重力，重力完全可以忽略不计，动量视为守恒； 碰撞：两节火车车厢在铁轨上相碰时，在碰撞瞬间，车厢间的作用力远大于铁轨给车厢的摩擦力，动量视为守恒。 （4）系统某一方向不受外力或所受外力的和为零，则该方向动量守恒（分动量守恒） 4.对动量守恒定律的理解 （1）系统性：动量守恒定律是对一个物体系统而言的，具有系统的整体性，而对物体系统的一部分，动量守恒定律不一定适用。 （2）矢量性：动量守恒的方程是一个矢量方程。计算前选取正方向，与正方向同向的为正，反向的为负，方向未知的，设与正方向同向，结果为正时，方向于正方向相同，否则与正方向相反。 （3）相对性：由于动量的大小与参照系的选择有关，在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。 （4）瞬(同)时性:动量是一个瞬时量，动量守恒是指系统任意瞬时动量恒定。方程左边是作用前某一时刻各物体的动量的和，方程右边是作用后某时刻系统各物体动量的和。不是同一时刻的动量不能相加。 （5）普适性：动量守恒定律不仅适用于正碰，也适用于斜碰；既适用于宏观、低速领域，也适用于微观、高速领域。既适用于两个物体组成的系统，也适用于多个物体组成的系统。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。它一个独立的实验规律,适用于目前为止物理学研究的一切领域。 速滑接力比赛 斯诺克比赛 冰壶比赛 新课讲授 低速宏观领域的应用 高速微观领域的应用 正负电子对撞实验 宇宙大爆炸 原子核裂变反应 新课讲授 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； 4.列：由动量守恒定律列方程； 5.解：解方程，得出最后的结果，并对结果进行分析。 四.动量守恒定律的解题步骤 如图所示，甲、乙、丙三辆车碰撞发生追尾事故，碰撞时间极短。 (1)选甲、乙两车为系统，丙对乙的力是内力还是外力？甲和乙组成的系统碰撞前、后动量之和变化吗？ (2)选甲、乙、丙三车为系统，丙对乙的力是内力还是外力？三车组成的系统碰撞前、后动量之和变化吗？ 内力　不变化 外力　变化 实例分析：铁锤与小车 在光滑的水平面上有一辆平板车，一个人站在车上用大锤敲打车的左端，如图所示，在连续地敲打下，这辆车会（ ） A. 左右来回运动 B. 向左运动 C. 向右运动 D. 静止不动 A 人、车系统水平方向不受外力作用，水平方向动量守恒，系统初动量为零，任何一时刻系统动量矢量和必定都为零，当锤向左运动，小车就向右运动，大锤向右运动，小车向左运动，铁锤静止，小车也静止，所以在水平面上左、右往返运动，车不会持续地向右驶去。 实例分析：斜面与滑块 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？系统动量守恒吗？ N Mg mg N1 N'1 竖直方向失重：N<(M+m)g 系统动量不守恒。 斜面粗糙但地面仍然光滑，系统水平方向动量还守恒吗？ 系统水平方向不受外力作用，水平方向动量守恒 在物块下滑的过程中系统水平方向动量守恒吗？ 滑块和斜面间的摩擦为内力，系统水平方向动量守恒 A B 如图所示，光滑木板上静止的两个物体用细线相连，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，两个物体分别向左、右运动，它们获得了动量，它们的总动量是否守恒？ 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) 思考与讨论 A B 如图所示，光滑木板上静止的两个物体用细线相连，中间有一个压缩了的轻弹簧。 2.按住左边的物体再烧断细绳后，由于弹力的作用，右边物体向右运动，右边物体获得了动量，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 思考与讨论 A B 3.烧断细绳后，按住左边的物体，由于弹力的作用，右边物体向右运动，当弹簧恢复原长时，松开左边物体，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。松开左边物体后，系统合外力为0，动量守恒。 思考与讨论 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 分析： 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？ 地面摩擦力和空气阻力远小于内力,动量守恒 v m1 m2 解：规定碰前货车的运动方向为正方向，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： v= 0.9 m/s，方向向右。 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 。 v v m1 v 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： 机械能守恒定律 动量守恒定律 研究对象 守恒条件 守恒性质 适用范围 联系 注意 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 机械能守恒和动量守恒定律的比较 课堂小结 动量守恒 一个系统不受外力或所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。 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。 条件：①不受外力或受外力矢量和为零。②系统的内力远大于外力，可忽略外力，系统的总动量守恒。③系统在某一方向上满足上述，则在该方向上系统的总动量守恒。 Δp1＝－Δp2或m1Δv1＝－m2Δv2 定律 应用 1.系统性 2.矢量性 3.瞬(同)时性 4.相对性 5.普适性 宇航员在太空中出太空舱时，不小心触碰舱门获得了一个相对于太空舱的漂移速度v，远离太空舱而去。为确保安全，宇航员调整自身方向，打开了动力装置的开关，沿速度方向一次喷出质量为∆m的氮气后，宇航员相对太空舱静止。已知喷出氮气前宇航员及所带装备的总质量为M，则喷出的气体相对太空舱的速度大小是（　　） B A． B． C． D． A． B． C． D． 如图所示，装有炮弹的火炮总质量为m1，炮弹的质量为m2，炮弹射出炮口时对地的速率为v0，若炮管与水平地面的夹角为θ，则火炮后退的速度大小为（设水平面光滑）（　　） C 水平方向动量守恒 Wxmm_9020220615 Lavf53.4.0 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.45 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.45 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.45 $$