《动量守恒定律》课件解析

动量守恒定律江西省宁师中学廖鑫导学:(1)动量守恒定律的内容是什么？怎样推导出来的？(2)动量守恒定律在什么条件下成立？适用范围是什么？重点：动量守恒定律。难点：动量守恒定律的得出。•一、系统、内力和外力•1．系统：存在相互作用的几个物体所组成的整体称为系统，系统可按解决问题的需要灵活选取。•2．内力：系统内各个物体间相互用力称为内力。•3．外力：系统外其他物体作用在系统内任何一个物体上的力称为外力。••内力和外力的区分依赖于系统的选取，只有在确定了系统后，才能确定内力和外力。问题讨论：卡车静止在水平地面上,一个人在车内奋力推车,车是否能被推动呢?用动力学观点分析：对人：手受到车的水平向左的作用力，脚受到车厢底板的水平向右的摩擦力，是一对平衡力，人处于平衡状态。对车：车受到人水平向右的推力，同时受到脚对车的水平向左的摩擦力，也是一对平衡力，车也处于平衡状态。对整体：人对车的力，车对人的力都属于内力，整体受到的合外力为0，运动状态就不改变。用动量观点分析：人和车所受合外力的冲量都是0，它们彼此的动量的变化都是0，对整体同样受合外力的冲量为0，整体的动量变化为0。我们知道,两个人静止在冰场上,不论谁推谁一下,两人都会向相反方向滑去,他们的动量从哪里来的？动量变化服从什么规律呢?设质量为m1的物体以速度v1与质量为m2速度为v2的物体沿同一条直线向相同方向运动，且v2v1，两个小球的总动量为：下面我们来探讨这个规律:p=p1+p2=m1v1+m2v2碰撞前后的总动量p和p＇有什么关系经过一段时间Δt后，第二个小球追上了第一个小球，两球发生碰撞。碰撞后的速度是v1＇和v2＇,碰撞时间为t,碰撞后的总动量为:p＇=p1＇+p2＇=m1v1＇+m2v2＇碰前:p=p1+p2=m1v1+m2v2碰后:p＇=p1＇+p2＇=m1v1＇+m2v2＇设碰撞中两个球所受的平均力分别为F1和F2，根据动量定理：F1t=m1v1＇-m1v1F2t=m2v2＇-m2v2根据牛顿第三定律，F1=-F2，所以F１t=-F２t即m1v1＇-m1v1＝-(m2v2＇-m2v2)由此可得p=p＇△P=0m1v1＋m2v2＝m1v1＇＋m2v2＇猜猜看动画模拟动量守恒.二、动量守恒定律：一个系统不受外力或者所受外力矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。2.守恒条件：系统不受外力或者所受外力矢量和为零。m1v1＋m2v2＝m1v1＇＋m2v2＇1.表达式a.(区分“外力的矢量和”：把作用在系统上的所有外力平移到某点后算出的矢量和。“合外力”：作用在某个物体(质点)上的外力的矢量和。)b、系统内力远大于外力，且作用时间极短，如爆炸、碰撞等过程可近似看着动量守恒。c、当系统在某个方向不受外力或外力之和为零，则该方向上动量守恒。3.注意：a.动量守恒定律中的所有速度是相对同一参照系的.一般相对地面。b.动量守恒定律：不仅适用于正碰，也适用于斜碰；不仅适用于碰撞，也适用于任何形式的相互作用；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。它既适用于宏观、低速物体，也适用于微观、高速物体。①确定所研究的物体系及哪一个物理过程；⑤解方程，统一单位，求解，必要时验算、讨论。③对系统动量分析，确定其初、末态的动量②受力分析（系统、内力、外力）、判定系统是否动量守恒；④建立坐标，根据动量守恒定律建方程；三、应用动量守恒定律解题步骤：思考与讨论：•如图所示，子弹打进与固定于墙壁的弹簧相连的木块，此系统从子弹开始入射木块到弹簧压缩到最短的过程中，子弹与木块作为一个系统动量是否守恒？说明理由。AB在列车编组站里，一辆m1=1.8×104kg的货车在平直轨道上以v1=2m/s的速度运动，碰上一辆m2=2.2×104kg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。v1m2m1例题1①本题中相互作用的系统是什么？②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？③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？代入数值，得v=0.9m/s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向继续运动参考解答解：取两辆货车在碰撞前运动方向为正方向，设两车接合后的速度为v，则两车碰撞前的总动量为m1v1，碰撞后的总动量为(m1+m2)v,由动量守恒定律可得：（m1+m2）v=m1v12111mmvmv定律体验一枚在空中飞行的导弹，质量为m，在某点的速度为v，方向水平，如图所示。导弹在该点突然炸裂成两块，其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去，速度v1。求炸裂后另一块的速度v2。分析导弹在空中爆炸时所受合外力应是它受到的重力G＝(m1+m2)g，可见系统的动量并不守恒。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似守恒。定律体验1一枚在空中飞行的导弹，质量为m，在某点的速度为v，方向水平，如图所示。导弹在该点突然炸裂成两块，其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去，速度v1。求炸裂后另一块的速度v2。小结：上述两例属碰撞和爆炸过程,由于对碰撞和爆炸过程的瞬间,其内力远大于外力,所以在此过程系统的动量是守恒的参考解答：解:取炸裂前速度v的方向为正方向，根据动量守恒定律，可得m1v1+(m-m1)v2=mv解得:1112mmvmmvv例2：一个质量是0.2kg的钢球，以2m/s的速度斜射到坚硬的大理石板上，入射的角度是45º，碰撞后被斜着弹出，弹出的角度也是45º，速度大小仍为2m/s，用作图法求出钢球动量变化大小和方向？v′v45º45º例2解：碰撞前后钢球不在同一直线运动，据平行四边形定则，以△P和po为邻边做平行四边形，则Pt就等于对解线的长度，对角线的指向就表示Pt的方向.△p=Pt-po方向竖直向上,大小就等于该邻边的长度。v′v45º45º1.在光滑水平面上，将光滑的物体A、B由静止释放，分析运动过程中，系统动量是否守恒？问题讨论：A、B系统水平方向合外力为0，水平方向系统的动量守恒。2.足够长的木版C，静止在光滑水平面上，木版上有物体A和B，且mAmB,A、B被细线拴连将轻质弹簧压在它们之间，两物体与木版间的动摩擦因数相同，当细线被烧断后，A、B在木版上发生滑动，此过程中A、B、C系统动量是否守恒？C向何方运动？A、B、C系统动量守恒，C一直向左运动。3.在光滑的水平面上有一辆平板车，一个人站在车上，用一个大锤子打击车的左端，如图示，在锤的连续敲打下，车能否持续向右运动？说明你的理由。答：不能，人和车组成的系统水平方向合外力为0，水平方向系统动量守恒MPG。4.一次意外空难中，一名飞行员携带密码箱跳伞后，恰好落到某结冰的湖面上，在无法得到外界救援的情况下，飞行员能否离开光滑的冰面而获得自救？答案应用动量守恒可以自救！5.一个小孩在一个纸盒里玩耍，突然想取旁边桌上的水果，但是又不能离开纸盒，那么，怎样才能达到目的呢？答案应用动量守恒可以达到目的！6.一颗水平飞行的子弹射入一个静止的沙摆，子弹射入沙箱后与沙箱保持相对静止，整体上摆，分析运动过程中系统动量是否守恒？分析：子弹射入沙箱过程中，合外力为0，系统动量守恒；整体上摆，合外力不为0，系统动量不守恒。1动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一，比牛顿运动定律的适用范围要广泛很多。1.适用于解决宏观低速物体的运动,也适用于微观高速运动问题。适用于两个或多个物体组成的系统的正碰斜碰2.系统受外力矢量和虽不为零，但外力矢量和远小于内力(如打击、碰撞、爆炸等)且作用时间短，系统动量近似守恒。3.系统所受的外力之和不为零，但在某一方向上的外力之和为零，则系统只在这一方向上的动量守恒。学习小结1、系统根本不受外力作用。2、系统所受的外力之和为零。3、系统受外力之和虽不为零，但外力之和远小于内力(如打击、碰撞、爆炸等)且作用时间短，系统动量近似守恒。4、系统所受的外力之和不为零，但在某一方向上的外力之和为零，则系统只在这一方向上的动量守恒。2系统动量守恒的条件的理解学习小结再见①研究对象：系统（注意系统的选取）②区别：a.外力的和:对系统或单个物体而言b.合外力：对单个物体而言③内力冲量只改变系统内物体的动量，不改变系统的总动量④矢量性（即不仅对一维的情况成立，对二维的情况也成立，例如斜碰）⑤同一性（参考系的同一性，时刻的同一性）⑥作用前后，作用过程中，系统的总动量均保持不变