高二物理鲁科版选修3-5课件12动量守恒定律

-1-第2节动量守恒定律-2-第2节动量守恒定律首页JICHUZHISHI基础知识ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习情境导入课程目标观察周围运动着的物体,我们看到它们中的大多数终归会停下来。那宇宙是不是也像一架机器那样,总有一天会停下来呢?千百年来人们通过对天体运动的观测发现宇宙运动并没有减少的迹象,所以很多科学家都认为,宇宙作为一个系统,其总动量是不变的。那么是不是任何一个系统的动量都守恒?动量守恒的条件是什么?1.理解动量守恒定律的确切含义和表达式,知道定律的适用条件和适用范围。2.会用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律。3.能运用动量守恒定律解释有关的现象。会处理碰撞、爆炸之类中两个物体相互作用的问题(只限于一维的情况)。4.知道动量守恒定律的普遍意义,并通过动量守恒定律体会自然界的和谐与统一。5.培养实事求是的科学态度和严谨的推理方法。6.使学生知道自然科学规律发现的重大现实意义以及对社会发展的巨大推动作用。-3-第2节动量守恒定律JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习1.动量守恒吗动量守恒定律的内容:一个系统不受外力或者所受合外力为零,这个系统的总动量保持不变。思考一个力对某个系统来说是内力,这个力能变成外力吗?提示:对系统来说是内力,对系统中的某个物体而言,就变成外力了。2.动量守恒定律的推导(1)p=p'(系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p')。(2)Δp1=-Δp2(相互作用的两个物体组成的系统,一个物体动量的变化量与另一个物体动量的变化量大小相等、方向相反)。(3)Δp=0(系统总动量的增量为零)。(4)m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'(相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和)。-4-第2节动量守恒定律JICHUZHISHI基础知识首页ZHONGDIANNANDIAN重点难点SUITANGLIANXI随堂练习3.反冲运动与火箭(1)反冲运动:将气球充气后敞口释放,当空气喷出时,气球要向相反方向运动。这种运动叫做反冲运动。在反冲运动中,系统的动量守恒。(2)请举出几个反冲运动的实例。提示:反击式水轮机、喷气式飞机、火箭。-5-第2节动量守恒定律ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三对动量守恒定律的理解●问题导引●如图所示,有A、B两个木球,在同一直线上做同方向的匀速直线运动。它们的质量分别是m1和m2,速度分别是v1和v2,且v2v1。经过一段时间后B追上了A,发生碰撞,此后A、B的速度分别变为v1'和v2'。若m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2',那么碰撞过程中应满足什么条件?两球的碰撞过程提示:系统所受的合力为零。-6-第2节动量守恒定律ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三●名师精讲●1.研究对象:相互作用的物体组成的系统。2.“总动量保持不变”是指系统在整个过程中任意两个时刻的总动量相等。3.动量守恒定律的“五性”。(1)矢量性:定律的表达式是一个矢量式。①该式说明系统的总动量在任意两个时刻不仅大小相等,而且方向也相同。②在求系统的总动量p=p1+p2+…时,要按矢量运算法则计算。(2)相对性:动量守恒定律中,系统中各物体在相互作用前后的动量,必须相对于同一惯性系,各物体的速度通常均为对地的速度。-7-第2节动量守恒定律ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三(3)条件性:动量守恒是有条件的,应用时一定要首先判断系统是否满足守恒条件。①系统不受外力或所受外力的矢量和为零,系统的动量守恒。②系统受外力,但在某一方向上合外力为零,则系统在这一方向上动量守恒。(4)同时性:动量守恒定律中p1、p2……必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量,p1'、p2'……必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量。(5)普遍性:动量守恒定律不仅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。不仅适用于宏观物体组成的系统,也适用于微观粒子组成的系统。-8-第2节动量守恒定律ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三【例题1】如图所示,A、B两物体质量之比mA∶mB=3∶2,原来静止在平板小车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑。当两物体被同时释放后,则()A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成系统的动量守恒B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成系统的动量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成系统的动量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成系统的动量守恒-9-第2节动量守恒定律ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三解析:弹簧突然释放后,A、B受到平板车的滑动摩擦力f=μFN,FNAFNB,若μ相同,则fAfB,A、B组成系统的合外力不等于零,故A、B组成的系统动量不守恒,选项A不正确;若A、B与小车C组成系统,A与C、B与C的摩擦力则为系统内力,A、B、C组成的系统受到的合外力为零,该系统动量守恒,选项B、D正确;若A、B组成系统,A、B受到的摩擦力合力为零,该系统动量也是守恒的,选项C正确。答案:BCD题后反思分析动量是否守恒,首先要明确研究的系统,分清外力和内力。如果外力矢量和为零,则系统的动量守恒。-10-第2节动量守恒定律ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三用动量守恒定律解多体问题●问题导引●他能跳上岸吗如图所示,小船停靠湖边,如果船还未停稳人便匆匆上岸,有时可能会掉入水中,为什么会出现这种情况?提示:人要上岸时向后蹬船,以获得向前的速度,根据动量守恒,船会获得向后的速度,速度累积在时间上的效果就是人有向前的位移,船有向后的位移。这种情况使得人感受到的位移和实际位移是不一样的,人获得的实际位移比体感位移小,如果人感觉刚好能跳到岸上,结果一定会掉进水里。-11-第2节动量守恒定律ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三●名师精讲●多个物体相互作用时,物理过程往往比较复杂,分析此类问题时应注意:①正确分析作用过程中各物体状态的变化情况,建立运动模型。②分清作用过程中的不同阶段,并找出联系各阶段的状态量。③列式时往往要根据作用过程中的不同阶段,建立多个动量守恒方程,或将系统内的物体按作用的关系分成几个小系统,分别建立动量守恒方程。④合理选取研究对象,既要符合动量守恒的条件,又要方便解题。动量守恒定律是关于系统的运动规律,在运用动量守恒定律时主要注重初、末状态的动量是否守恒,而不太注重中间状态的具体细节,因此解题非常便利。凡是碰到系统的问题,可首先考虑是否满足动量守恒的条件。-12-第2节动量守恒定律ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三特别提醒运用动量守恒定律解题时,所列方程中的速度或位移必须是相对同一参考系,一般取地面为参考系,如果题目中给出的速度或位移不是相对同一参考系,则必须先将它们转化为相对同一参考系,然后再列方程求解。-13-第2节动量守恒定律ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三【例题2】甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏,甲和他的冰车质量共为M=30kg,乙和他的冰车质量也是30kg。游戏时,甲推着一个质量为m=15kg的箱子和他一起以大小为v0=2.0m/s的速度滑行,乙以同样大小的速度迎面滑来,为了避免相撞,甲突然将箱子沿冰面推给乙,箱子滑到乙处时,乙迅速把它抓住,若不计冰面的摩擦力,求:(1)甲至少要以多大的速度(相对地面)将箱子推出,才能避免与乙相撞?(2)甲推出箱子时对箱子做了多少功?-14-第2节动量守恒定律ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三解析:(1)设三个物体的共同速度为v,根据系统动量守恒,有:(M+m)v0-Mv0=(M+m+M)vv=𝑚𝑣02𝑀+𝑚=15×22×30+15m/s=0.40m/s设箱子被推出的速度为v',根据箱子、乙二者动量守恒有:mv'-Mv0=(M+m)vv'=(𝑀+𝑚)𝑣+𝑀𝑣0𝑚=(15+30)×0.40+30×215m/s=5.2m/s。(2)根据动能定理,甲对箱子所做的功为:W=12mv'2-12m𝑣02=12×15×(5.22-22)J=172.8J。答案:(1)5.2m/s(2)172.8J-15-第2节动量守恒定律ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三题后反思(1)对于多个物体组成的系统的动量守恒问题,有时应用整体动量守恒,有时只应用某部分动量守恒,有时全过程多次应用动量守恒,有时只需抓住初、末状态的动量守恒即可。要善于灵活选择研究对象和研究过程,才能使解题简捷。(2)解决临界问题,在分析速度、位移关系式时,应注意速度、位移是相对同一参考系的速度和位移还是系统内物体间的相对速度和相对位移,通常情况下为对地的速度和位移。-16-第2节动量守恒定律ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三用动量守恒定律求解爆炸、反冲类问题●问题导引●你知道章鱼、乌贼怎样游泳吗?它们先把水吸入体腔,然后用力喷出,使身体很快地运动。章鱼能够调整自己喷水口的方向,这样可以使得身体向任意方向前进。你知道章鱼游泳时应用了什么物理原理吗?提示:反冲。-17-第2节动量守恒定律ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三●名师精讲●1.爆炸过程中的动量守恒问题爆炸时系统的内力远大于外力,且持续时间极短,可以忽略外力的作用,系统动量守恒。(1)炸弹爆炸过程可以看成弹片之间的相互作用过程,这些作用力为系统的内力。炸裂过程中的弹片所受重力小于爆炸时炸药燃烧产生气体对它们的作用力,故爆炸过程重力的作用可忽略。则爆炸过程系统满足动量守恒条件。(2)爆炸过程的能量守恒,但机械能不守恒,炸弹爆炸过程中炸药的化学能转化成内能和弹片的动能,爆炸后弹片获得巨大的动能。-18-第2节动量守恒定律ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三2.反冲运动(1)以下三种情况可用动量守恒定律解决反冲运动问题:①系统不受外力或所受外力之和为零,满足动量守恒的条件,可以用动量守恒定律解决反冲运动问题。②系统虽然受到外力作用,但内力远远大于外力,外力可以忽略,也可以用动量守恒定律解决反冲运动问题。③系统虽然所受外力之和不为零,系统的动量并不守恒,但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为零,则系统的动量在该方向上的分量保持不变,可以用该方向上动量守恒解决反冲运动问题。-19-第2节动量守恒定律ZHONGDIANNANDIAN重点难点首页JICHUZHISHI基础知识SUITANGLIANXI随堂练习探究一探究二探究三(2)讨