1.3动量守恒定律ppt课件（含视频） -（2019）新人教版高中物理选择性必修第一册高二上学期.rar

1.3.1动量守恒定律1 1、系统、内力、外力的概念系统、内力、外力的概念2 2、动量守恒定律及条件动量守恒定律及条件 我们通过分析一辆运动小车碰撞一辆静止小车，得出碰撞前后两辆小车动量之和不变的结论。 对于冰壶等物体的碰撞也是这样吗？怎样证明这一结论呢？这是一个普遍的规律吗？ 光滑水平桌面上A、B发生正碰，速度由 v1 和 v2变为是 v1和 v2。碰撞时时间很短，用 t 表示。质量分别为 m1 和m2 .B对A的冲量：以A为研究对象动量定理：F1t = m1 v1m1 v1 1 1 、相互作用的两个物体的动量改变、相互作用的两个物体的动量改变A对B的冲量：以B为研究对象动量定理： F2t = m2 v2m2 v2 根据牛顿第三定律 F1 F2m1 v1+m2 v2m1 v1+m2 v2 p1+p2p1+p2 动量守恒动量守恒定律定律m1m2v2v1BAm1m2v2v1BAm1m2F2F1BA1 1 、相互作用的两个物体的动量改变、相互作用的两个物体的动量改变在整个碰撞过程中两个物体的受力情况是怎样的？思考m1m2F2F1BAN1N2G2G1 假如给 A 或 B 施加一个力 F ，那么两个物体的动量之和会变化吗？ 试猜想一下，要想保持两个物体动量之和不变需要满足什么条件。2 2 、动量守恒、动量守恒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。p p1 1p p2 2pp1 1pp2 2 ； mm1 1v v1 1 m m2 2v v2 2 m m1 1v v1 1 mm2 2v v2 2 ； p p0 0 ；相关概念说明：系统、内力、外力使用条件：1）系统不受外力 或 系统所受的外力为零。2）外力合力比系统内力小得多。（如爆炸、碰撞.）3）在某个方向上的分量为零，则在该方向上系统的总动量保持不变分动量守恒。 在解题时应先规定一个正方向，所有的动量都必须相对于同一参照物。牛顿第二定律与动量守恒定律的比较：1.用牛顿运动定律解决问题要涉及整个过程中的力；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.牛顿运动定律适用于宏观低速运动的物体；动量守恒定律普遍适用。3 3 、 动量守恒定律的普适性动量守恒定律的普适性例1.把一支枪水平地固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出子弹时，下列关于枪、子弹和车的说法正确的是()A枪和子弹组成的系统水平方向动量守恒B枪和车组成的系统水平方向动量守恒C若忽略子弹和枪管之间的摩擦，枪、车和子弹组成的系统水平方向动量才近似守恒D枪、子弹和车组成的系统水平方向动量守恒D D三个物体：枪、子弹、车三个物体：枪、子弹、车枪和子弹系统：车的外力枪和子弹系统：车的外力枪和车系统：子弹的外力枪和车系统：子弹的外力枪、子弹和车系统无外力，摩擦力属内力枪、子弹和车系统无外力，摩擦力属内力系统问题系统问题1.静止在光滑水平面上车厢内的人举枪对前壁发射一颗子弹，子弹陷入车厢的前壁内。设子弹的质量为m，射出时的速度为v0，车厢和人、枪的总质量为M，则作用完毕后车厢的速度为( )2.小船相对于静止水面以v向东行驶，若在船上相对水面以相同速率V分别水平向东和向西抛出两个质量相等的重物，则此后小船速度将( ) A.不变 B.减小 C.增大 D.无法判断03. 人质量为m立于平板车上，人车总质量为M，人车以v1在光滑水平面上向东运动。当此人相对于车以v2竖直跳起时，车向东的速度大小？练习：练习：Av v1 14. 装砂小车2沿光滑水平轨道运动，速度为3m/s，1kg球从0.2m高处自由落下，恰落入小车砂中，此后小车速度？练习：练习：6.光滑水平面上小车M两端有弹性挡板P和Q,车内有m物体，摩擦系数,给物体施一瞬时冲量,使之获得初速度v0向右运动,物体与Q碰撞后又返回,再与P碰撞,这样物体在车内来回与P和 Q碰撞若干次后最终速度为_。5.静止在光滑水平面上车厢内有一个物体，给物体向右初速度，物体与车厢内壁碰撞而来回运动，最后物体静止在车厢内时，则车厢的运动状态是？向右运动向右运动例2.(多选)两位同学穿旱冰鞋，面对面站立不动，互推后向相反的方向运动，不计摩擦阻力，下列判断正确的是()A.互推后两同学总动量增加B.互推后两同学动量大小相等，方向相反C.分离时质量大的同学的速度小一些D.互推过程中动量守恒BCD思考：思考：已知甲质量为已知甲质量为mm甲甲，乙质量为，乙质量为 mm乙乙 ，求甲的速度与乙的速度之比。，求甲的速度与乙的速度之比。动量守恒动量守恒 条件条件例题3：在列车编组站里，一辆质量为 1.8104 kg 的货车在平直轨道上以 2 m/s 的速度运动，碰上一辆质量为 2.2104 kg 的静止货车，它们碰撞后结合在一起继续运动。求碰撞后运动的速度。解题思路解题思路: :明确系统明确系统-明确过程明确过程-判断是否守恒判断是否守恒-找到初末状态列式找到初末状态列式 外力合力比系统内力小得多。（如碰撞外力合力比系统内力小得多。（如碰撞.）动量守恒动量守恒 条件条件 外力合力比系统内力小得多。（如爆炸外力合力比系统内力小得多。（如爆炸.）例题4 ：一枚空中飞行的火箭质量为 m ，在某时刻的速度为 v ，方向水平，燃料即将耗尽。此时，火箭突然炸裂成两块（图 1.3-4），其中质量为 m1 的一块沿着与 v 方向相反的方向飞去，速度为 v1 。求炸裂后另一块的速度 v2 。炸裂前，火箭是由 m1 和（mm1）两部分组成。炸裂过程可以看作炸裂的两部分相互作用的过程。炸裂过程中，受重力，外力矢量和不为 0 ，但爆炸守恒。解：炸裂过程中内力远大于外力，炸裂的两部分组成的系统动量守恒。以v方向为正。mvmv1（M m1）v2 动量守恒动量守恒 条件条件 在在某个方向上某个方向上的分量为零，则在该方向上系统的总动量保持不变的分量为零，则在该方向上系统的总动量保持不变分动量守分动量守恒。恒。例5.一辆沙车总质量为m0,静止于光滑水平面上。一个质量为m物体A以v落入沙车中,v与水平方向成角。请思考:如果把沙车和物体A看作一个系统,那么系统的动量守恒吗?物体落入沙车后车的速度v是多少?提示:物体和车作用时总动量不守恒,而水平面光滑,系统在水平方向上动量守恒,即mvcos =(m0+m)v ,方向与v的水平分量方向相同。1(多选)在光滑水平面上有一静止的斜面,斜面光滑,现有一个小球从斜面顶点由静止释放,在小球下滑的过程中,正确的是()A.斜面和小球组成的系统动量守恒B.斜面和小球组成的系统仅在水平方向上动量守恒C.斜面向右运动D.斜面静止不动水平方向动量守恒，存在向下加速度水平方向动量守恒，存在向下加速度, ,竖直方向上所受合外力不为零竖直方向上所受合外力不为零, ,系统动量不守恒。系统动量不守恒。B C2.悬绳下吊着一个M9.99 kg沙袋构成一个单摆，摆长L1 m。一颗m10 g子弹以v0500 m/s的水平速度射入沙袋，瞬间与沙袋达到共同速度(不计悬绳质量，g取10 m/s2)，则此时悬绳的拉力为多大？水平方向动量守恒，mv0（M+m）v ； v 0.5m/s在最低点，由牛顿第二定律可知 F=102.5N1.3.2动量守恒定律子弹、弹簧、小车、小船、相对子弹、弹簧、小车、小船、相对性、连续多次、板块、圆弧性、连续多次、板块、圆弧2 2 、动量守恒、动量守恒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。p p1 1p p2 2pp1 1pp22； mm1 1v v1 1 m m2 2v v2 2 m m1 1v v1 1mm2 2v v2 2； p p0 0；相关概念说明：系统、内力、外力使用条件：1）系统不受外力或系统所受的外力为零。2）外力合力比系统内力小得多。（如爆炸、碰撞.）3）在某个方向上的分量为零，则在该方向上系统的总动量保持不变分动量守恒。在解题时应先规定一个正方向，所有的动量都必须相对于同一参照物。1 1 、子弹问题、子弹问题例6.子弹质量为m1以速度v1射入质量m2,静止在光滑水平桌面上的木块。 如果子弹留在木块中，木块运动的速度是多大？ 如果子弹把木块打穿，子弹穿过木块后的速度为v1，这时木块的速度又是多大？答： 以子弹、木块构成的系统为研究对象，子弹受到重力作用，但远小于二者相互作用的内力，因此该系统可以近似看作动量守恒。根据动量守恒定律有：m1v1(m1m2)v 根据动量守恒定律则有： m1v1 m1v1 m2v2思考思考1 1：此过程中，机械能是否守恒？：此过程中，机械能是否守恒？思考思考2 2：子弹穿进木块过程中产生的热能？：子弹穿进木块过程中产生的热能？1.子弹和木块组成的系统动量守恒，但机械能不守恒2.系统机械能的损失量例3.一质量为M木块放在光滑水平面上，一质量为m子弹以初速度v0水平打进木块并留在其中，设子弹与木块之间的相互作用力为f.则：(1)子弹、木块相对静止时的速度是多少？(2)子弹在木块内运动的时间为多长？(3)子弹、木块相互作用过程中子弹打进木块的深度是多少？1.设子弹、木块相对静止时的速度为v，以子弹初速度的方向为正方向，由动量守恒定律得mv0(Mm)v2.设子弹在木块内运动的时间为t，对木块：ftMv03、2 2 、弹簧问题、弹簧问题例题7：地面光滑，ABC质量均为m，C以初速度V0向B冲去，1.碰撞后BC粘连在一起的共同速度及最终ABC的速度？2.弹性势能的最大值？V V0 0/2V/2V0 0/3mV/3mVOO2 2/12/12提示：得提示：得mVmVOO2 2/3/3的原因是忽略了的原因是忽略了BCBC碰撞有能量损失碰撞有能量损失，列能量守恒应该从列能量守恒应该从BCBC碰撞之后碰撞之后2 2 、弹簧问题、弹簧问题模型特点：模型特点：( (1 1) )系统外力之和为零，动量守恒系统外力之和为零，动量守恒( (2 2) )弹簧处于最长弹簧处于最长( (最短最短) )时速度相等，弹性势能最大，系统动能通常最小时速度相等，弹性势能最大，系统动能通常最小例2.如图所示，质量为1kg、3kg的滑块A、B位于光滑的水平面上，现使滑块A以4m/s的速度向右运动，与左侧连有轻弹簧的滑块B发生碰撞，求二者在发生碰撞的过程中，(1)弹簧压缩至最短时，A、B的速度(2)弹簧的最大弹性势能？（1）当滑块A、B的速度相同时，间距最小，弹簧压缩量最大，弹簧的弹性势能最大系统动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律有：mv0(Mm)vv=1m/s（2）由能量守恒定律得：例8，光滑水平面A、B两小车中间有一弹簧。用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态。将两小车及弹簧看做一个系统， 1两手同时放开后，系统总动量始终为零 2先放开左手，再放开右手后，动量不守恒 3先放开左手，再放开右手后，总动量向左 4无论何时放手，两手放开后，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零3.3. 思考：小车问题思考：小车问题1. 光滑的水平地面上有一辆平板上,车上有一个人.原来车和人都静止.当人从左向右行走的过程中,下列说法正确的是( )A.人和车组成的系统动量不守恒 B.人和车组成的系统机械能守恒C.人行车行,人停车停 D.人和车的速度方向相同C2.如图,两质量相同小车置于光滑水平面上,一人静止站在A车上,两车静止,若人自A车跳到B车上,接着又跳回A车,并静止于A车上。(1)人跳离A车的过程中,人和A车组成的系统动量守恒吗?(2)人跳上B车再跳离B车的过程中,人和B车组成的系统动量守恒吗?(3)人从A车跳到B车上又跳回A车的过程中,人和A、B两车组成的系统动量守恒吗?3.(多选）三辆完全相同的平板小车abc直线排列，静止在光滑水平面上。c车有一小孩跳到b车上，又立即从b车跳到a车上。小孩跳离c车和b车时对地水平速度相同，他跳到a车上相对a车保持静止，此后（）。A:a、b两车运动速率相等B:a、c两车运动速率相等C:三辆车的速率关系VCVAVBD:a、c两车运动方向相反CD2、一弹簧枪可射出10m/s铅弹，现对以准6m/s沿光滑桌面迎面滑来木块发射一颗铅弹，铅弹射入木块后未穿出，木块继续向前运动，速度变为5m/s.如果想让木块停止运动，并假定铅弹射入木块后都不会穿出，则应再向木块迎面射入的铅弹数为()A5颗B6颗C7颗D8颗1、在水平光滑冰面上，一小孩坐在静止的冰车中，小孩和冰车的总质量M30kg。冰车上放有6枚质量均为m0.25kg的雪球，小孩先后将雪球沿同一方向水平掷出，出手时雪球相对地面的速度均为4m/s。求6枚雪球掷完后，冰车和小孩速度的大小。4. 4. 连续多次问题连续多次问题3、M木块在光滑水平面上以v1向右运动,m子弹以速度v2水平向左射入木块(子弹留在木块内),要使木块停下来,必须发射子弹的数目为？4某机车以0.4m/s的速度驶向停在铁轨上的7节车厢，与它们对接。机车与第一节车厢相碰后，它们连在一起具有一个共同的速度，紧接着又与第二节车厢相碰，就这样直至碰上最后一节车厢。设机车和车厢的质量都相等，求与最后一节车厢碰撞后列车的速度。列车与铁轨的摩擦忽略不计。4.4. 连续多次问题连续多次问题5.5.速度的相对性问题速度的相对性问题动量守恒动量守恒问题中有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度。问题中有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度。动量守恒定律中要求速度为对同一参考系的速度，动量守恒定律中要求速度为对同一参考系的速度， 通常对地的速度通常对地的速度。因此因此应先将相对速度转换成对地的速度后应先将相对速度转换成对地的速度后，再，再列动量守恒定律方程。列动量守恒定律方程。例9：两只小船平行逆向航行,航线邻近,当它们头尾相齐时,由每一只船上各投质量m的麻袋到对面一只船上去,结果载重较小的一只船停了下来,另一只船则以v的速度向原方向航行,设两只船及船上的载重量分别为m1及m2,问:在交换麻袋前两只船的速率为多少?(水的阻力不计,m1m2)提示：对m1和仍过来的麻袋m动量守恒，列方程：对m2和仍过来的麻袋m动量守恒，列方程：D5.5.速度的相对性问题速度的相对性问题n=15个5.5.速度的相对性问题速度的相对性问题3.质量为M小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止。若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为Av0mv/M Bv0mv/M Cv0m(v0v)/M Dv0m(v0v)/M 思考：若救生员以相对船速率相对船速率v v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为多少？Cv v0 0mmv/ v/（M+mM+m） 提示：救生员跳出的时候船速度发生变化提示：救生员跳出的时候船速度发生变化 5.5.速度的相对性问题速度的相对性问题例10：光滑水平面,M=3kg和m=1kg都以v=4m/s初速度朝相反向运动,它们之间有摩擦,薄板足够长.试问:(1)薄板速度为2.4m/s,物块的运动情况如何?(2)物块对地向左运动最远时薄板速度为多大?(3)物块和薄板间为0.6,要使物块不至于从薄板左端滑出,薄板至少多长?(4)求第(3)中共速时间？思考：当薄板的速度为3m/s时,物块的运动情况?M减速过程中，M速度取值范围？加速过程，加速过程，v=v=0.8m/s0.8m/s向右向右2.7m/s2.7m/s方向向右方向向右2m/s4m2m/s4mt=1st=1s1m/s1m/s方向向左方向向左mm向右减速运动减速到向右减速运动减速到0 0后反向加速后反向加速MM一直向左减速一直向左减速最后两者达到共速最后两者达到共速6.6.板块模型板块模型例11：带有半径为R的1/4光滑圆弧的小车其质量为M,置于光滑水平面上,一质量为m的小球从圆弧的最顶端由静止释放,则球离开小车时,球和车的速度大小分别为多少?(重力加速度为g)7.7.圆弧槽模型圆弧槽模型例12：光滑水平面长L木板B,上表面粗糙,左端有光滑圆弧槽C与长木板接触不连接,B、C静止.A以v0从右端滑上B并以v0/2滑离B,恰好恰好能到达C的最高点.A、B、C质量均为m,试求:(1)木板B上表面的动摩擦因数;(2)1/4圆弧槽C的半径R.思考：C获得的最大速度？（只列式不计算）=5v=5v0 02 2/16gL/16gLv v共共=3v=3v0 0/8R=/8R=v v0 02 2/64g/64g解:(1)选向左的方向为正方向,A与BC组成系统动量系统动量守恒守恒,有:由能量守恒得知联立得:(2)AC为研究对象，A到达最高点时两者的速度相等速度相等,水平方向水平方向动量守恒有:机械能守恒:联立得出: