人教版高中物理动量守恒定律精选ppt课件.ppt

1、动量守恒定律（二）动量守恒定律（二）：1 1、能用牛顿运动定律推导出动量守恒定律；、能用牛顿运动定律推导出动量守恒定律；2 2、明确动量守恒定律与牛顿运动定律的关系、明确动量守恒定律与牛顿运动定律的关系 了解动量守恒定律的普适性；了解动量守恒定律的普适性；3 3、理解系统内力远大于外力时动量近似守、理解系统内力远大于外力时动量近似守 恒，理解系统在某方向动量守恒的条件恒，理解系统在某方向动量守恒的条件; ;4 4、通过应用动量守恒定律，解决碰撞、爆、通过应用动量守恒定律，解决碰撞、爆 炸，某方向动量守恒等问题炸，某方向动量守恒等问题 . .学习目标学习目标知识回顾 内容内容:如果一个系统不受外

2、力，或者所受外力的矢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。量和为零，这个系统的总动量保持不变。 条件条件:系统不受外力或所受外力的矢量和等于零系统不受外力或所受外力的矢量和等于零 2.动量守恒定律的研究对象是什么？动量守恒定律的研究对象是什么？1.动量守恒定律的内容、动量守恒的条件是什么？动量守恒定律的内容、动量守恒的条件是什么？3.应用动量守恒定律解题的一般步骤是什么？应用动量守恒定律解题的一般步骤是什么？研究对象研究对象:有相互作用的物体构成的系统有相互作用的物体构成的系统 分析题意确定研究对象分析题意确定研究对象 分析系统内各物体的受力情况；分清内力

3、和外力，分析系统内各物体的受力情况；分清内力和外力， 确定系统动量是否守恒确定系统动量是否守恒 确定相互作用过程的始末状态，规定正方向，研究确定相互作用过程的始末状态，规定正方向，研究 始末状态的动量值的表达式始末状态的动量值的表达式 由动量守恒定律由动量守恒定律p前前=p后后列方程求解列方程求解 （注意明确正负号对应的方向）（注意明确正负号对应的方向）一、动量守恒定律与牛顿运动定律一、动量守恒定律与牛顿运动定律设光滑水平面上做匀速运动的两个小球，质量分别是设光滑水平面上做匀速运动的两个小球，质量分别是m1和和m2，沿着同一直线向相同的方向运动，速度分别，沿着同一直线向相同的方向运动，速度分别

4、是是v1和和v2，且，且v1v2，经过一段时间后，经过一段时间后，m2追上了追上了m1两两球发生碰撞，碰撞后的速度分别是球发生碰撞，碰撞后的速度分别是v1和和v2。碰撞过程。碰撞过程中第一球所受另一球对它的作用力是中第一球所受另一球对它的作用力是F1,第二球所受另第二球所受另一球对它的作用力是一球对它的作用力是F2,试用牛顿定律分析两个小球的试用牛顿定律分析两个小球的碰撞。碰撞。推导推导:v2v1v2v1m2F1F2m1m1m2m1m2思考下列问题分析每个小球的受力。分析每个小球的受力。两个小球在碰撞过程中所受到的平均作用力两个小球在碰撞过程中所受到的平均作用力F1和和 F2有什么关系？有什么

5、关系？设两小球碰撞持续时间为设两小球碰撞持续时间为t，写出碰撞过程中小，写出碰撞过程中小 球各自的加速度与所受到的平均作用力、碰撞前球各自的加速度与所受到的平均作用力、碰撞前 后速度的关系。后速度的关系。两球在碰撞中所受的平均作用力两球在碰撞中所受的平均作用力F1和和F2是一对相互是一对相互作用力，根据牛顿第三定律，它们大小相等，方向作用力，根据牛顿第三定律，它们大小相等，方向相反；即：相反；即：F1= -F21、2两球的加速度分别是：两球的加速度分别是：222111,mFamFaN1G1结合牛顿运动定律，推导得到一个什么表达式。结合牛顿运动定律，推导得到一个什么表达式。 加速度与碰撞前后速度

6、的关系是：加速度与碰撞前后速度的关系是：tvva111tvva222将上式联立整理得：将上式联立整理得：vmvmvmvm2112211上式上式表达式的含义表达式的含义什么？什么？两个小球碰撞前的总动量等于碰撞后的总动量。两个小球碰撞前的总动量等于碰撞后的总动量。即碰撞过程中系统的总动量守恒。即碰撞过程中系统的总动量守恒。2121pppp在两个物体碰撞过程中每个时刻都有：在两个物体碰撞过程中每个时刻都有：F1= -F2因因此，系统此，系统“总动量保持不变总动量保持不变”不仅是指系统的初、不仅是指系统的初、末两个时刻的总动量相等，系统在整个过程中任末两个时刻的总动量相等，系统在整个过程中任意两个时

7、刻的总动量也都相等，但决不能认为系意两个时刻的总动量也都相等，但决不能认为系统内的每一个物体的总动量都保持不变。统内的每一个物体的总动量都保持不变。二、动量守恒定律的普适性二、动量守恒定律的普适性动量守恒定律与牛顿运动定律在经典力学中都动量守恒定律与牛顿运动定律在经典力学中都占有重要的地位，两者密切相关。牛顿运动定占有重要的地位，两者密切相关。牛顿运动定律从律从“力力”的角度反映物体间的相互作用；动的角度反映物体间的相互作用；动量守恒定律从量守恒定律从“动量动量”的角度描述物体间的相的角度描述物体间的相互作用，但两者的在使用中却有深刻的区别。互作用，但两者的在使用中却有深刻的区别。动量守恒定律

8、与牛顿运动定律的比较动量守恒定律与牛顿运动定律的比较应用过程：牛顿定律涉及整个过程中的力，而应用过程：牛顿定律涉及整个过程中的力，而 动量守恒只涉及过程始末两个状态，与过程中动量守恒只涉及过程始末两个状态，与过程中 力的过程和细节无关力的过程和细节无关,因此因此,用动量守恒定律使用动量守恒定律使 问题简化问题简化适用范围：牛顿定律只适合研究宏观、低速适用范围：牛顿定律只适合研究宏观、低速 问题，而动量守恒定律适合于目前为止物理学问题，而动量守恒定律适合于目前为止物理学 研究的一切领域研究的一切领域1、当系统的内力远大于系统所受的外力时，外力的、当系统的内力远大于系统所受的外力时，外力的影响很小

9、，系统的动量可以看作近似守恒影响很小，系统的动量可以看作近似守恒三、动量守恒定律的应用回顾动量守恒定律应用的条件回顾动量守恒定律应用的条件俄罗斯空军两架米格-29战机空中相幢爆炸 在列车编组站里，一辆在列车编组站里，一辆 m1 = 1.8104 kg 的货车在平直轨道上以的货车在平直轨道上以 v1 = 2 m/s 的速度运动，碰上一的速度运动，碰上一辆辆 m2 = 2.2104 kg 的静止货车，它们碰撞后结合在的静止货车，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。一起继续运动，求货车碰撞后的运动速度。v1m2m1例题例题 1本题中相互作用的系统是什么？本题中相互作用的系统是什么？

10、分析系统受到哪几个外力的作用？是否符合动量守恒的条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？件？ 本题中研究的是哪一个过程？该过程的初状态和末状态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？分别是什么？代入数值，得代入数值，得v = 0.9 m/s即两车接合后以即两车接合后以0.9m/s的速度沿着第一辆车原来运动的方的速度沿着第一辆车原来运动的方向继续运动向继续运动参考解答参考解答解：取两辆货车在碰撞前运动方向为正方向，设两车接合解：取两辆货车在碰撞前运动方向为正方向，设两车接合后的速度为后的速度为v， 则两车碰撞前的总动量为则两车碰撞前的总动量为m1v1，碰撞后的

11、，碰撞后的总动量为总动量为(m1+m2)v,由动量守恒定律可得：由动量守恒定律可得：（m1+m2）v=m1v12111mmvmv定律体验定律体验一枚在空中飞行的导弹，质量为一枚在空中飞行的导弹，质量为 m ，在某点的速度为在某点的速度为 v ，方向水平，如，方向水平，如图所示。导弹在该点突然炸裂成两图所示。导弹在该点突然炸裂成两块，其中质量为块，其中质量为 m1 的一块沿着与的一块沿着与 v 相反的方向飞去，速度相反的方向飞去，速度 v1 。求炸裂。求炸裂后另一块的速度后另一块的速度 v2 。分析分析导弹在空中爆炸时所受合外力应是它受导弹在空中爆炸时所受合外力应是它受到的重力到的重力G(m1+

12、m2)g，可见系统的动，可见系统的动量并不守恒。但爆炸的内力远大于所受量并不守恒。但爆炸的内力远大于所受的外力即重力，系统的动量可以看作近的外力即重力，系统的动量可以看作近似守恒。似守恒。定律体验定律体验1一枚在空中飞行的导弹，质量为一枚在空中飞行的导弹，质量为 m ，在某点的速度为在某点的速度为 v ，方向水平，如，方向水平，如图所示。导弹在该点突然炸裂成两图所示。导弹在该点突然炸裂成两块，其中质量为块，其中质量为 m1 的一块沿着与的一块沿着与 v 相反的方向飞去，速度相反的方向飞去，速度 v1 。求炸裂。求炸裂后另一块的速度后另一块的速度 v2 。小结：上述两例属碰撞和爆炸过程小结：上述

13、两例属碰撞和爆炸过程,由于由于对碰撞和爆炸过程的瞬间对碰撞和爆炸过程的瞬间,其内力远大于其内力远大于 外力外力,所以在此过程系统的动量是守恒的所以在此过程系统的动量是守恒的参考解答：参考解答：解解 : 取炸裂前速度取炸裂前速度v的方向为正方向，根据动量守恒的方向为正方向，根据动量守恒定律，可得定律，可得 m1v1+(m-m1)v2=mv 解得解得:1112mmvmmvv2系统在某一方向上不受外力或者所受外力之和为零，则系统在某一方向上不受外力或者所受外力之和为零，则 这个方向上的动量守恒这个方向上的动量守恒 选定的研究对象是什么？选定的研究对象是什么？ 系统所受到的力有哪一些？系统所受到的力有

14、哪一些？ 在水平方向是否符合动量守恒的条件？在水平方向是否符合动量守恒的条件？分析回答分析回答在水平轨道上放置一门质量为在水平轨道上放置一门质量为M的炮的炮车，发射炮弹的质量为车，发射炮弹的质量为m，炮车与轨，炮车与轨道间摩擦力不计，当炮身与水平方向道间摩擦力不计，当炮身与水平方向成成角发射炮弹时，炮弹相对于炮身角发射炮弹时，炮弹相对于炮身的出口速度为的出口速度为v0，试求炮车后退的速，试求炮车后退的速度有多大？度有多大？v0 注意注意v v0 0是炮是炮 弹相对炮弹相对炮 身的速度身的速度解解: :以以v v0 0在水平方向的分量为正在水平方向的分量为正方向方向, ,则炮弹对地的水平分速度则

15、炮弹对地的水平分速度为：为：vx=v v0 0cos- vcos- v 据水平方向动量守恒得：据水平方向动量守恒得：m(vm(v0 0cos-v)-Mv=0cos-v)-Mv=0解得：解得： mMmvvcos0小结小结: :当系统受到的合外力不为零时，系统总动量不当系统受到的合外力不为零时，系统总动量不 守恒，但系统在某一方向上不受外力或者所受守恒，但系统在某一方向上不受外力或者所受 外力之和为零时，则这个方向上的动量守恒，外力之和为零时，则这个方向上的动量守恒， 或者说总动量在该方向上的分量守恒或者说总动量在该方向上的分量守恒定律体验定律体验定律体验定律体验定律体验定律体验定律体验定律体验定

16、律体验定律体验 质量为 1 kg 的物体在距地面前 5 m 处由静止自由下落，正落在以 5 m/s 速度沿光滑水平面匀速行驶的装载沙子的小车中，车与沙子的总质量为4 kg，当物体与小车相对静止后，小车的速度为多大？v v参考解答参考解答:解解 :取小车开始运动方向为正方向取小车开始运动方向为正方向, 当物体落入小车两者当物体落入小车两者相对静止时速度为相对静止时速度为 v 由在水平方向上动量守恒，有由在水平方向上动量守恒，有 M v = ( M + m ) v 可得可得: 解得：解得： v =4m/smMMvv定律体验定律体验 质量为质量为 1 kg 的物体在距地面前的物体在距地面前 5 m

17、处由静处由静止自由下落，正落在以止自由下落，正落在以 5 m/s 速度沿光滑水平面匀速速度沿光滑水平面匀速行驶的装载沙子的小车中，车与沙子的总质量为行驶的装载沙子的小车中，车与沙子的总质量为4 kg，当物体与小车相对静止后，小车的速度为多大？当物体与小车相对静止后，小车的速度为多大？v v当系统受到的合外力不为零时，系统总动量不当系统受到的合外力不为零时，系统总动量不守恒，但系统在某一方向上不受外力或者所受守恒，但系统在某一方向上不受外力或者所受外力之和为零时，则这个方向上的动量守恒，外力之和为零时，则这个方向上的动量守恒，或者说总动量在该方向上的分量守恒或者说总动量在该方向上的分量守恒应用动

18、量守恒定律解题时应注意应用动量守恒定律解题时应注意矢量性：表达式中的速度、动量均为矢量，在矢量性：表达式中的速度、动量均为矢量，在 一维情况下，选定一个正方向，将矢量运算转一维情况下，选定一个正方向，将矢量运算转 化为代数运算化为代数运算同一性：表达式中各个速度必须是相对同一同一性：表达式中各个速度必须是相对同一 参照物的参照物的同时性：表达式中等式一边的速度必须是同一同时性：表达式中等式一边的速度必须是同一 时刻的时刻的问题与练习问题与练习1.2.原来静止在滑冰场上的两个人原来静止在滑冰场上的两个人, ,不不论谁来催谁一下论谁来催谁一下, ,两个人都会向相两个人都会向相反的方向滑去反的方向滑

19、去, ,他们的动量都发生他们的动量都发生了变化了变化. .两个人本来都没有动量两个人本来都没有动量, ,现现在都有了动量在都有了动量, ,他们的动量变化服他们的动量变化服从什么规律呢从什么规律呢? ?质量为质量为60kg60kg的运动员站在一艘质量是的运动员站在一艘质量是120kg120kg的小平的小平板木船上板木船上. .从某时刻开始，运动员开始从船头向船从某时刻开始，运动员开始从船头向船尾跑去尾跑去,2s,2s末到达船尾时获得了末到达船尾时获得了6m/s6m/s相对于河岸的相对于河岸的水平速度以下不考虑水的阻力水平速度以下不考虑水的阻力. .（）设运动员在这（）设运动员在这s s内的运动是

20、匀加速直线运内的运动是匀加速直线运动，运动员受到的水平作用力是多大？动，运动员受到的水平作用力是多大？3.（）这（）这s s内运动员对船的水平作用力是多大？内运动员对船的水平作用力是多大？（）这（）这s s内船倒退的加速度是多大？内船倒退的加速度是多大？s s末船获得了末船获得了多大的速度？多大的速度？ （）不考虑运动员与船相互作用过程的细节，请用动（）不考虑运动员与船相互作用过程的细节，请用动 量守恒定律计算量守恒定律计算s s末船的速度末船的速度（）如果运动员与船的相互作用力是变力，船的速度（）如果运动员与船的相互作用力是变力，船的速度还是（）小题计算的值吗？还是（）小题计算的值吗？（）如

21、果运动员在某一瞬时的速度是（）如果运动员在某一瞬时的速度是m/sm/s，此时刻，此时刻船的速度是多大？船的速度是多大？在光滑的水平面上有一辆平板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车，一个人站在车上用大锤敲打车的左端（图打车的左端（图. .- -）. .在连续的敲打下在连续的敲打下, ,这辆车能持这辆车能持续地向右运动吗续地向右运动吗? ?说明理由说明理由. .能用牛顿运动定律推导出动量守恒定律能用牛顿运动定律推导出动量守恒定律 三、 动量守恒定律的应用 一、动量守恒定律与牛顿运动定律二、动量守恒定律的普适性只涉及过程始末两个状态，与过程中力的过程和细节无只涉及过程始末两个状态，与过程中力的过程和细节无关关,适合于目前为止物理学研究的一切领域适合于目前为止物理学研究的一切领域第一、系统满足第一、系统满足F外外F内时，可以近似地认为动量守恒内时，可以近似地认为动量守恒.第二、系统在某一方向上若符合守恒条件，则动量守恒第二、系统在某一方向上若符合守恒条件，则动量守恒.第三、第三、 注意矢量性、同一性、同时性注意矢量性、同一性、同时性