人教版高二物理第十六章 第3节 动量守恒定律 25张PPT.pptx

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1、动量守恒定律,陈满书上饶中学物理组,一、系统内力和外力,系统由多个(至少两个)物体组成的研究对象内力:系统内部物体施加的作用力外力:系统外部物体施加的作用力例如重力、地面支持力,问题：如图所示，在水平面上做匀速运动的两个小球，质量分别为m1和m2，沿同一直线向相同的方向运动，速度分别为v1和v2，v2v1。当第二个小球追上第一个小球时两球碰撞。碰撞后的速度分别为v1和v2。碰撞过程第一个小球所受第二个球对它的作用力是F1，第二个球所受第一个球对它的作用力是F2，试用牛顿定律分析碰撞过程。,二、动量守恒定律,根据牛顿第二定律，碰撞过程中1、2两球的加速度分别是,根据牛顿第三定律，F1、F2等大反

2、向，即F1=-F2所以,碰撞时两球间的作用时间极短，用t表示，则有,，,代入,并整理得,这就是动量守恒定律的表达式。,，,常见的形式，对由A、B两物体组成的系统有：,定律的表达式是矢量式，解题时选取正方向后用正、负来表示方向，将矢量运算变为代数运算。,1.内容：相互作用的几个物体组成的系统，如果不受外力作用，或它们受到的外力之和为零，则系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。,二、动量守恒定律,3.动量守恒定律的适用条件,内力不改变系统的总动量，外力才能改变系统的总动量，在下列三种情况下，可以使用动量守恒定律：,（1）系统不受外力或所受外力的矢量和为零。,（2）系统所受外力远小于内力，

3、如碰撞或爆炸瞬间，外力可以忽略不计。,（3）系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零，或外力远小于内力，则该方向动量守恒（分动量守恒）。,二、动量守恒定律,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。,4.注意点：,矢量性：动量守恒方程是一个矢量方程。,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。,同一性：由于动量的大小与参考系的选择有关，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。,二、动量守恒定律,思考：用细线拴接一小球在竖直平面做圆周运动，小球从最高点运动一周后又回到最高点。初、末状态动量是否相同？小球的动量守

4、恒吗？(忽略一切阻力),例1.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、弹、车，下列说法正确的是()A枪和子弹组成的系统，动量守恒B枪和车组成的系统动量守恒C枪、弹、车三者组成的系统动量守恒D枪、弹、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,例2.在列车编组站里，一辆m1=1.8104kg的货车在平直轨道上以v1=2m/s的速度运动，碰上一辆m2=2.2104kg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。,答案：0.9m/s,(1)明确题意，明确研究对象；(2)受力分析，判断是否守恒；(3)确定动量守恒系统的作用前总

5、动量和作用后总动量；(4)选定正方向根据动量守恒定律列出方程；(5)解方程，得出结论。,三、动量守恒定律解题的一般步骤：,2.爆炸过程初状态是指炸弹将要爆炸前瞬间的状态，末状态是指爆炸力刚停止作用时的状态，只要抓住过程的初末状态，即可根据动量守恒定律列式求解。,四、关于爆炸问题,1.爆炸问题的特点最简单的爆炸问题是质量为M的物体，炸裂成两块，这样我们就可以认为未炸裂前是由质量为m和(M-m)的两块组成。爆炸过程时间短，爆炸力很大，炸裂的两块间的内力远大于它们所受的重力，所以可认为爆炸前后系统的动量守恒。,例3.一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

6、突然炸裂成两块，其中质量为m1一块沿着与v相反的方向飞去，速度为v1。求炸裂后另一块的速度v2。,答案：,系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒：（取v2方向为正向）,五、分方向动量守恒问题,例4.一辆质量为M的小车以速率v1在光滑的水平面上运动时，恰遇一质量为m，速率为v2物体以俯角600。的速度方向落在车上并陷于车里的砂中，求此后车的速度。,六、多个物体组成的系统问题,例5.物体A、B紧靠并列放在光滑水平面上，mA=500g，mB=400g，另有一质量为mC=100g的物体C以10m/s的水平初速度擦着A、B表面经过，在摩擦力的作用下A、B物体也运动起来，最后C物体在B上与B一起以1.5m

7、/s的速度运动，则C离开A物体时，A、C的速度各为多少？,设A的速度为vA,当C越过A进入B时，AB的速度的速度相等，而且是v=0.5m/s。,七、牛顿运动定律与动量守恒定律的解题比较,例6.如图所示，质量mB=1kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左匀速运动当t=0时，质量mA=2kg的小铁块A以v2=2m/s的速度水平向右滑上小车，A与小车间的动摩擦因数为=0.2。若A最终没有滑出小车，取水平向右为正方向，g10m/s2。求：A在小车上停止运动时，小车的速度大小（试用动量守恒定律与牛顿运动定律两种方法解题）。,练习1.某炮车的质量为M，炮弹的质量为m，炮弹射出炮口时相对于

8、地面的速度为v，设炮车最初静止在地面上，若不计地面对炮车的摩擦力，炮车水平发射炮弹时炮车的速率为。若炮身的仰角为，则炮身后退的速率为。,解：将炮弹和炮身看成一个系统，在水平方向不受外力的作用，水平方向动量守恒。所以：0=mv-MV1V1=mv/M0=mvcos-MV2V2=mvcos/M,例7.质量m1=10g的小球在光滑水平面上以V1=30cm/s的速率向右运动，恰遇上质量m2=50g的小球以V2=10cm/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：以水平向右方向为正方向V1=30cm/s，V2=-10cm/s，V2=0根据动量守恒定律：m

9、1V1+m2V2=m1V1+m2V2解得：V1=-20cm/s,18,例8.一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。在该点突然炸裂成两块，已知爆炸后与初速度方向一致的那块弹片(质量为m-m1)速度为v2，求另一块弹片(质量为m1)的速度v1.,19,解:火箭爆炸过程内力远大于重力，系统动量守恒.选速度v的方向为正方向，有mv=m1v1+(m-m1)v2解得v1=mv-(m-m1)v2/m1讨论：若mv(m-m1)v2，v10若mv=(m-m1)v2，v1=0若mv(m-m1)v2，v10问题：火箭炸裂前后，系统机械能守恒吗?如果不守恒，机械能是怎样变化的？,2

10、0,例9.平静水面上有一载人小船，船和人的共同质量为M，船上站立的人手中拿一质量为m的物体。起初人相对于船静止，船和人共同以v0速度前进。当人相对于船以速度u沿船运动的相反方向将物体抛出后，求人和船的速度.(忽略水的阻力),21,选择船的运动方向为正方向，物体被抛出后船和人的共同速度为v，物体的速度为v物。对于船和人以及物体组成的系统，动量守恒(M+m)v0=Mv+mv物抛出时物体速度、船速满足关系-u=v物-v联立解得,22,例10.车厢长度为l，质量为m1，静止于光滑的水平面上。车厢内有一质量为m2的物体以初速度v0向右运动，与车厢来回碰撞n次后静止于车厢内，这时车厢的速度为（）A.v0，水平向右B.0C.m2v0/(m1+m2)D.m2v0/(m1-m2),23,v0,八、动量守恒定律的普适性,动量守恒定律在自然界中是普遍成立的，对于微观粒子的高速运动，动量守恒定律依然成立，这已被近代物理实验多次证实。动量守恒定律的建立先于牛顿运动定律，动量守恒定律是一个实验定律，有着坚实的实验基础。近代物理的发展，发展和丰富了动量守恒定律的内容，人类对其的认识也愈加深刻.,24,