1、选修选修3-53-5第十六章动量守恒定律第三节第十六章动量守恒定律第三节.对于单个物体，动量不变的条件是：对于单个物体，动量不变的条件是：力力外界对物体施外界对物体施加的力，简称加的力，简称外力外力.力力. 碰撞后，碰撞后，A A、B B小球各自动量有没有变化？小球各自动量有没有变化？ 碰撞后，碰撞后，A A、B B小球的总动量是否发生变化？小球的总动量是否发生变化？ 将将ABAB看作一个系统，相互作用力可以看作一个系统，相互作用力可以看作系统内力，则系统受到的外力为零。看作系统内力，则系统受到的外力为零。两个物体两个物体.用牛顿运动定律推导用牛顿运动定律推导.动量守恒定律动量守恒定律1 1、
2、内容、内容 一个系统不受外力或受到外力一个系统不受外力或受到外力 的合力为零，这个系统的动量保持的合力为零，这个系统的动量保持 不变，这个结论叫做动量守恒定律不变，这个结论叫做动量守恒定律. .2 2、表达式、表达式 m1v1+ m2v2 = m1v/1+ m2v/23 3、条件、条件系统不受外力或受到外力的合力为零系统不受外力或受到外力的合力为零. .p1+ p2= p1/+ p2/ p1+p2= 0 p1= -p2 （ p1/ - p1）+ （p2/ - p2） = 0.具体表现为以下几种情况：具体表现为以下几种情况：系统不受外力；系统不受外力；系统受到外力，但外力的合力为零；系统受到外力
3、，但外力的合力为零；.GG具体表现为以下几种情况：具体表现为以下几种情况：.具体表现为以下几种情况：具体表现为以下几种情况：. 关于动量守恒的条件，正确是关于动量守恒的条件，正确是( )A只要系统内存在摩擦力，动量不可能守恒只要系统内存在摩擦力，动量不可能守恒B只要系统内某个物体做加速运动，动量就不守恒只要系统内某个物体做加速运动，动量就不守恒C只要系统所受合外力恒定，动量守恒只要系统所受合外力恒定，动量守恒D只要系统所受外力的合力为零，动量守恒只要系统所受外力的合力为零，动量守恒D 例例 1.例例 2.例例 3. 质量为质量为m1的货车在平直轨道上以的货车在平直轨道上以V的速的速度运动，碰上
4、质量为度运动，碰上质量为m2的一辆静止货车，它的一辆静止货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，判断货车在们碰撞后结合在一起继续运动，判断货车在碰撞过程中系统动量是否守恒。碰撞过程中系统动量是否守恒。例例 4m 1m 2. 如图，木块和弹簧相连放在光滑的水平如图，木块和弹簧相连放在光滑的水平面上，子弹面上，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块沿水平方向射入木块后留在木块B内，入射时间极短，之后木块将弹簧压缩，内，入射时间极短，之后木块将弹簧压缩，关于子弹和木块组成的系统，下列说法中正关于子弹和木块组成的系统，下列说法中正确的是（确的是（ ）例例 5.A从子弹开始射入到弹簧压缩到最短的过程中，从子弹开
5、始射入到弹簧压缩到最短的过程中， 系统动量守恒系统动量守恒B子弹射入木块的过程中，系统动量守恒子弹射入木块的过程中，系统动量守恒C木块压缩弹簧的过程中，系统动量守恒木块压缩弹簧的过程中，系统动量守恒D上述任何一个过程动量均不守恒上述任何一个过程动量均不守恒 B 例例 5.A A、B B 两个小球发生碰撞，判断系统动量是否守恒：两个小球发生碰撞，判断系统动量是否守恒：1 1、地面光滑、地面光滑系统不受外力或受到外力的合力为零系统不受外力或受到外力的合力为零. .条件条件2 2、地面不光滑、地面不光滑守守 恒恒不能确定不能确定例例 6.1 1、若地面光滑，则烧断细线后，系统动量是否守恒？、若地面光
6、滑，则烧断细线后，系统动量是否守恒？mA mB 3 2A A、B B 两辆小车之间连接一根被压缩了的弹簧后两辆小车之间连接一根被压缩了的弹簧后用细线栓住，现绕断细线。用细线栓住，现绕断细线。2 2、若地面不光滑，、若地面不光滑，它们与地面间的动摩擦因数相同，它们与地面间的动摩擦因数相同， 则烧断细线后，系统动量是否守恒？则烧断细线后，系统动量是否守恒？守守 恒恒不守恒不守恒例例 7.应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法分析题意，确定分析题意，确定研究对象研究对象；分析作为研究对象的系统内各物体的分析作为研究对象的系统内各物体的受力情受力情况况，分清内力与外力
7、，分清内力与外力, ,确定系统动量是否守恒；确定系统动量是否守恒；在确认动量守恒的前提下，确定所研究的相在确认动量守恒的前提下，确定所研究的相互互作用过程作用过程的的始末状态始末状态，规定正方向规定正方向，确定始、，确定始、末状态的动量值的表达式；末状态的动量值的表达式；列动量守恒方程列动量守恒方程；求解求解，如果求得的是矢量，要注意它的正负，如果求得的是矢量，要注意它的正负，以确定它的方向以确定它的方向. . . 1 16.4 6.4 碰碰 撞撞.( (一一) )碰撞的共性与个性碰撞的共性与个性共性共性: :作用力变化作用力变化快快 有些碰撞碰后分开，有些碰撞碰后粘在一起；有些碰撞碰后分开，
8、有些碰撞碰后粘在一起； 相互作用时间短相互作用时间短作用力峰值大作用力峰值大系统动量守恒系统动量守恒个性个性: :有些碰撞沿一条直线，有些碰不在一条直线上；有些碰撞沿一条直线，有些碰不在一条直线上； 有些碰撞过程可能机械能守恒，有些过程机械有些碰撞过程可能机械能守恒，有些过程机械能可能不守恒能可能不守恒.【方案方案1 1】 实验测量，间接验证实验测量，间接验证21vv01h1v0 mv02/22h2v 2mv2/2【设问设问1】如何探寻两球碰如何探寻两球碰撞前后有无机械能损失？撞前后有无机械能损失？ 看两次摆角是否相同看两次摆角是否相同.由动量守恒定律：由动量守恒定律： 碰撞前系统总动能：碰撞
9、前系统总动能： 碰撞后系统总动能：碰撞后系统总动能： 碰撞过程中有机械能损失【方案方案2】 ：理论论证理论论证vv0m2mm mvmv20020vv 0kkEE 20021mvEk2020241)2(221221mvvmmvEk.分类方式之一：从能量变化方面分类分类方式之一：从能量变化方面分类( (二二) )碰撞的分类碰撞的分类碰撞过程中机械能守恒碰撞过程中机械能守恒碰撞过程中机械能不守恒碰撞过程中机械能不守恒碰撞后两物粘合在一起，碰撞后两物粘合在一起，以共同速度运动以共同速度运动1 1、弹性碰撞、弹性碰撞：2 2、非弹性碰撞、非弹性碰撞：3 3、完全非弹性碰撞：、完全非弹性碰撞：机械能损失最
10、大机械能损失最大! !.【讨论问题一讨论问题一】一维弹性碰撞的碰后速度的确定一维弹性碰撞的碰后速度的确定v1v1/m1v2/m2m1m2221111vmvmvm222211211212121vmvmvm22111)(vmvvm22221211)(vmvvm211vvv121211vmmmmv121122vmmmv12vv 21mm 若122vv 21mm 若02 v21mm 若01 v则11vv 则11vv则.【拓展与应用拓展与应用】 211vvv121vvv 1221vvvv 【例例1】“瑞士天王瑞士天王”费德勒在一次比赛费德勒在一次比赛中，面对迎面飞来的速度为中，面对迎面飞来的速度为60k
11、m/h60km/h的网球，的网球，挥动球拍以挥动球拍以70km/h70km/h的速度击球，打出一记的速度击球，打出一记“平击球平击球”，试估算此次击球的球速。，试估算此次击球的球速。解:网球拍与网球碰撞为完全弹性网球拍与网球碰撞为完全弹性, ,球拍质量远大于球质量球拍质量远大于球质量碰前球、拍接近速度碰前球、拍接近速度 60km/h+70km/h=130km/h碰后球、拍分离速度亦为碰后球、拍分离速度亦为 130km/h击球后球拍速度不变击球后球拍速度不变, ,故球速为故球速为130km/h+70km/h =200km/h.【讨论问题二讨论问题二】 碰撞过程中能量与形变量的演变碰撞过程中能量与
12、形变量的演变碰撞过程的碰撞过程的“慢镜慢镜头头”v1v共弹性碰撞弹性碰撞非弹性碰撞非弹性碰撞完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞.【例例2】质量为质量为m m速度为速度为v的的A A球，跟质量为球，跟质量为3m3m的的静止静止B B球发生正碰，碰撞可能是弹性，也可能非球发生正碰，碰撞可能是弹性，也可能非弹性，碰后弹性，碰后B B球的速度可能是以下值吗？球的速度可能是以下值吗？（A）0.6v (B)0.4v (C)0.2v解：解：B B球速度的最小值发生在完全非弹性碰撞情形球速度的最小值发生在完全非弹性碰撞情形由动量守恒：由动量守恒：min)3(vmmmvvv25. 0minB B球速度的最大值发生在弹
13、性碰撞时球速度的最大值发生在弹性碰撞时：vmmmvv5 . 032max所以，只有所以，只有0.40.4v是速度可能值是速度可能值.分类方式之二：从碰撞速度方向分类分类方式之二：从碰撞速度方向分类 1 1、对心碰撞、对心碰撞正碰：正碰：2 2、非对心碰撞、非对心碰撞斜碰斜碰：碰前运动速度与两球心连线处于同一直线上碰前运动速度与两球心连线处于同一直线上 碰前运动速度与两球心连线不在同一直线上碰前运动速度与两球心连线不在同一直线上.【设问设问】斜碰过程满足动量守恒吗？为什么？斜碰过程满足动量守恒吗？为什么？如图，能否大致画出碰后如图，能否大致画出碰后A A球的速度方向？球的速度方向？Av1Bv/
14、/2BAm2v2/m1v1m1v1/【设问设问】若两球质量相等，又是弹性碰撞你若两球质量相等，又是弹性碰撞你能进一步确定两球碰后速度方向关系吗？能进一步确定两球碰后速度方向关系吗？222121212121vmvmmv222121vvv21vv . 1 1、动量制约、动量制约2 2、动能制约、动能制约3 3、运动制约、运动制约( (三三) )碰撞规律总结碰撞规律总结【例例3】在光滑水平面上，动能为在光滑水平面上，动能为E E0 0、动量的大小为、动量的大小为P P0 0的的小钢球小钢球1 1与静止的小钢球与静止的小钢球2 2发生碰撞，碰撞前后球发生碰撞，碰撞前后球1 1的运动的运动方向相反，将碰
15、撞后球方向相反，将碰撞后球1 1的动能和动量的大小分别记为的动能和动量的大小分别记为E E1 1、P P1 1，球，球2 2的动能和动量的大小分别记为的动能和动量的大小分别记为E E2 2、P P2 2，则必有：，则必有： A、E1E0 B、P1E0 D、P2P0参考答案参考答案: :DAB守恒守恒不增不增合理合理.( (四四) )微观世界碰撞现象拾零微观世界碰撞现象拾零1 1、中子的发现：、中子的发现：19321932年查德威克年查德威克( (英英国国) )vmmmvHH2vmmmvNN267107 . 4103 . 31/14/HHHNNHmmmmmmmmvv16. 1Hmm.( (四四)
16、 )微观世界碰撞现象拾零微观世界碰撞现象拾零2 2、中子减速剂：石墨、重水、中子减速剂：石墨、重水.( (四四) )微观世界碰撞现象拾零微观世界碰撞现象拾零3 3、验证汞原子能量量子化、验证汞原子能量量子化的经典实验的经典实验弗兰克弗兰克赫兹实验（赫兹实验（19141914年）年） 通过电子与汞原子核碰通过电子与汞原子核碰撞的能量传递，证实了原子撞的能量传递，证实了原子能量处于分立的不连续状态能量处于分立的不连续状态.( (四四) )微观世界碰撞现象拾零微观世界碰撞现象拾零4 4、粒子加速器、粒子加速器.基本知识点基本知识点弹性碰撞弹性碰撞动量、机械能守恒动量、机械能守恒非弹性碰撞非弹性碰撞动
17、量守恒、机械能有损失动量守恒、机械能有损失完全非弹性碰撞完全非弹性碰撞动量守恒、机械能损失最大动量守恒、机械能损失最大基本思想方法基本思想方法猜想猜想推论推论小结小结：对心碰撞（正碰）对心碰撞（正碰）碰撞前后速度沿球心连线碰撞前后速度沿球心连线非对心碰撞（斜碰）非对心碰撞（斜碰）碰撞前后速度不共线碰撞前后速度不共线验证验证.结束语：结束语： 大到茫茫宇宙，小到神秘微观，平凡到日常生活，有着形形色色、风格迥异的碰撞现象，虽然它们的运动个性十足，但都遵守两条铁的纪律：动量守恒和动能不增，这两条规律就两只无形的手，操纵和控制着事物发展的方向和进程，寻求大千世界变化中的不变量，找到它，我们就能掌握事物变化的规律，这也是物理学探寻未知世界基本的思想方法 ！.
