动量守恒定律一课件

,*,*,*,*,*,*,动量守恒条件,1,2,基本概念及动量守恒定律的条件,典型例题分析,课堂练习,3,基本概念及动量守恒定律的条件,1.系统：相互作用的一组物体通常称为系统。,2.外力：系统内的物体受到系统外的物体的作用力。,3.内力：系统内物体间的相互作用力。,4.动量守恒定律的使用条件：,（1）系统不受外力或系统所受的外力为零。,（2）系统所受外力的合力虽不为零，但比系统内力小得多。,（3）系统所受外力的合力虽不为零，但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。,动量守恒定律的各种表达式,1.,p=p(,系统相互作用前总动量,p,等于相互作用后总动量,p,）,动量守恒定律内容：相互作用的物体，如果不受外力作用，,或者它们所受的外力之和为零，它们的总动量保持不变。,2.,p=0,（系统总动量增量为零）,3.,p,1,=,p,2,（相互作用两个物体组成的系统，两物体 动量增量大小相等方向相反）,4.,m,1,v,1,+m,2,v,2,=,.,m,1,v,1,+m,2,v,2,(,相互作用两个物体组成的系统,前动量各等于后动量和）,以上各式为矢量运算，高中阶段只限于一维情况，故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,。,一、全面理解动量守恒定律,1.,研究对象,动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体组成的系统,.,2.,对系统“总动量保持不变”的理解,(1),系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等，不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等,.,(2),系统的总动量保持不变，但系统内每个物体的动量可能都在不断变化,.,(3),系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和，总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变,.,典型例题分析,例：把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出一颗子弹时，关于枪、弹、车，下列说法正确的是：,A.,枪和弹组成的系统，动量守恒；,B.,枪和车组成的系统，动量守恒；,C.,三者组成的系统，动量不守恒；,D.,三者组成的系统，动量守恒。,3.,明确动量守恒定律的“五性”,(1),条件性,：,动量守恒定律的应用是有条件的，应用时一定要首先判断系统是否满足动量守恒的条件,.,系统不受外力作用，这是一种理想化的情形，如宇宙中两星球的碰撞，微观粒子间的碰撞都可视为这种情形,.,系统受外力作用，但所受外力的和,即合外力为零：像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形，两物体所受的重力和支持力的合力为零,.,系统受外力作用，但当系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时，系统的总动量近似守恒,.,例如：抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间，弹片所受火药爆炸时的内力远大于其重力，重力完全可以忽略不计，系统的动量近似守恒,.,系统受外力作用，所受的合外力不为零，即,F,合,0,，但在某一方向上合外力为零,(F,x,=0,或,F,y,=0),，则系统在该方向上动量守恒,.,系统受外力作用，但在某一方向上内力远大于外力，也可认为在这一方向上系统的动量守恒,.,(2),矢量性,动量守恒定律的表达式是一个矢量式，其矢量性表现在：,该式说明系统的总动量在相互作用前后不仅大小相等，而且方向也相同,.,在求初、末状态系统的总动量,p=p,1,+p,2,+,和,p=p,1,+p,2,+,时，要按矢量运算法则计算,.,如果各物体动量的方向在同一直线上，要选取一正方向，将矢量运算转化为代数运算,.,计算时切不可丢掉表示方向的正、负号,.,(3),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相对于地面的速度,.,（,2011,福建高考）在光滑水平面上，一质量为,m,、速度大小为,v,的,A,球与质量为,2m,静止的,B,球碰撞后，,A,球的速度方向与碰撞前相反，则碰撞后,B,球的速度大小可能是,(),(4),同时性：,动量守恒定律中,p,1,、,p,2,必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量，,p,1,、,p,2,必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量,.,(5),普适性：,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,.,【,典例,】,两只小船平行逆向行驶，航线邻近，当它们首尾相齐时，从每一只船上各投一质量为,m=50 kg,的沙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,8.5 m/s,的速度沿原来的方向航行，设两只船及船上的载重量分别为,m,1,=500 kg,m,2,=1 000 kg.,问在交换沙袋前两船的速度各为多少，设水的阻力不计，并设交换沙袋时不影响船的航向，如图所示,.,5.,应用动量守恒定律分析解决问题的步骤及注意事项,(1),确定研究对象，明确研究的是哪个系统或哪几个物体,.,(2),确定研究阶段，明确研究的过程，是单过程还是多过程,.,(3),判断对应的过程是否满足动量守恒的条件，进行受力分析，明确内力、外力,.,(4),选取合适的参考系,(,一般是地球,),，在统一的参考系下分析处理相关的速度,.,(5),建立坐标系，选取正方向，确定相关速度、动量的正负号,.,(6),选取熟悉的动量守恒定律的表达式，列方程求解,(,一般只抓初、末状态的动量，不考虑中间过程,).,(7),根据结果结合题意进行必要的讨论，确定最终的结论,.,典型例题分析,例：把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出一颗子弹时，关于枪、弹、车，下列说法正确的是：,A.,枪和弹组成的系统，动量守恒；,B.,枪和车组成的系统，动量守恒；,C.,三者组成的系统，动量不守恒；,D.,三者组成的系统，动量守恒。,因为系统只受,到重力和地面支持力,的作用，合力为零。,动量守恒定律的各种表达式,1.,p=p(,系统相互作用前总动量,p,等于相互作用后总动量,p,）,动量守恒定律内容：相互作用的物体，如果不受外力作用，,或者它们所受的外力之和为零，它们的总动量保持不变。,2.,p=0,（系统总动量增量为零）,3.,p,1,=,p,2,（相互作用两个物体组成的系统，两物体 动量增量大小相等方向相反）,4.,m,1,v,1,+m,2,v,2,=,.,m,1,v,1,+m,2,v,2,(,相互作用两个物体组成的系统,前动量各等于后动量和）,以上各式为矢量运算，高中阶段只限于一维情况，故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,。,典型例题：,（优化设计书）,P:47,例2：质量为,M,的小船尾部站有一质量为,m,的人，人和船共同以速度,v,向前行驶。当人以相对于船的水平速度,u,向后跳出后，船的速度为多大？（水的阻力不计）,动量守恒定律公式中各速度都要相对于,同一个,惯性参照系,。本题中物体的相对速度,要变换为对,地,的速度-,u+v;,由动量守恒定律,有：(,m+M)v=Mv-m(u-v),可得,v=v+mu/(M+m),地球及相对地球静止,或相对地球匀速直线运动,的物体即为惯性系。,分方向动量守恒专题,思考：质量为,m,的人随平板车以速度,v,在平直跑道上匀速前进，不考虑磨擦阻力，当此人相对于车竖直跳起至落回原地起跳位置的过程中，平板车的速度：,A 保持不变 B 变大 C 变小,D 先变小后变大 E先变大后变小,系统所受合力不为零时，总动量不守恒，若某一方向上合外力为零，这个方向动量仍然守恒。列式时，要特别注意把,速度投影,到这个方向上，同时注意各量的正负。,课堂练习,斜面和小物块组成的,系统在整个运动过程中都不受,水平方向外力，故系统在,水平方向上动量守恒。,一个质量为,M,的斜面静止在光滑的水平面上，如图所示，有一质量为,m,的小物块由斜面的顶部无初速滑到底部，问斜面和小物块组成的系统动量是否守恒？若已知斜面底部面的长为,L,，斜面倾角为,，能否求出斜面移动的距离？,平均动量守恒专题,（优化设计书）,P:47,例3：载人气球原静止于高,h,的高空，气球质量为,M,，人质量为,m,，若人沿绳梯滑至地面，则绳梯至少为多长？,题型：若系统是由两个物体组成，且相互作用前,均静止、相互作用后均发物运动，则由,0=,m,1,v,1,+m,2,v,2,得推论0,m,1,s,1,+m,2,s,2,(,使用时必须相对同一参照物位移的大小）,气球和人原静止于空中，合力为零，故系统,动量守恒。人下滑过程中，人和气球任意时刻的,动量大小都相等,故,系统平均动量守恒,。,M(L-h)/t-mh/t=0,L=(M+m)h/t,课堂练习：,1.如图所示：质量为,m,长为,a,的汽车由静止开始从质量为,M,、长为,b,的平板车一端行至另一端时，汽车和平板车的位移大小各为多少？（水平地面光滑）,2.质量为,m,半径为,R,的小球，放在半径2,R,、质量2 同的大空心球壳内，小球开始静止在光滑水平面上，当小球从图示位置无初速地沿内壁滚到最低点时，大球移动的距离多大？,M(b-a)/M+m;m(b-a)/M+m,R/3,m,M,动量守恒定律进行动态分析,1.如图所示，质量为,M,的滑块静止在,光滑的水平桌面上，滑块的光滑弧面,底部与桌面相切，一个质量为,m,的小,球以速度,v,0,向滑块滚来，设小球不能,越过滑块，则小球到达最高点时，小,球与滑块的速度各是多少？,充分利用反证法、极限法,找出临界条件，分析清楚物理,过程结合动量守恒定律进行解答,2,.(优化设计书),P:227,针对训练题组第5题。,3,.(优化设计书),P:49,单元同步练习第15题。,爆炸、碰撞和反冲专题,基本概念,碰撞分类,典型例题,课堂练习,基本概念：,1.爆炸、碰撞和反冲现象，有时尽管合外力不为零，但是内力远大于外力，且作用时间又非常短，故合外力产生的冲量跟内力产生的冲量比较都可忽略，即内力远大于外力，总动量近视守恒。,2.碰撞：作用时间短，作用力大，碰撞过程中两物体的位移可忽略。（中学物理只研究正碰情况）,3.反冲：在系统内力作用下，系统内一部分物体向某方向发生动量变化时系统内其余部分物体向相反方向发生动量变化的现象。,碰撞分类,1.完全弹性碰撞：在弹性力的作用下，系统内只发生机械能的转移，无机械能的损失，称完全弹性碰撞。,2.非弹性碰撞：在非弹性力的作用下，部分机械能转化为物体的内能，机械能有了损失，称非弹性碰撞。,3.完全非弹性碰撞：在完全非弹性力的作用下，机械能损失最大（转化为内能等），称完全非弹性碰撞。碰撞物体粘合在一起，具有相同的速度。,两物体碰撞特例：,若两物体碰撞，有一物体是静止的，,v,2,=0,由(1)(2)可得：,(1),(2),可得,可分为以下几种情况分析讨论：,(1),m,1,=m,2,(2),m,1,m,2,(3),m,1,m,2,v,1,=v,1,v,2,=2v,1,碰后,m,1,速度几乎没变，仍按原速度运动，质量小物体以m,1,的速度的两倍向前运动。,(3),m,1,m,2,v,1,=-v,1,v,2,=0,碰后,m,1,被按原来速率弹回，,m,2,几乎末动。,典型例题:,(优化设计书),P,：,226,例2：在光滑水平面上有两个在同一直线上运动的甲球和乙球。甲和乙的动量大小相等，质量之比为1：5，发生正碰后甲和乙的动量大小之比为1：11，求碰撞前后甲的速度大小之比。,1.判断碰撞前两球动量方向相同,2.碰后动量方向不明确，需分同向、反向讨论,3.动量守恒后，应满足：,(1)碰撞后，后球的速度不应大于前球,(2)碰撞后的总动能不应大于碰撞前的总动能,课堂练习：,1.沿水平方向飞行的手榴弹，它的速度是20,m/s,，此时，在空中爆炸，分裂成1,kg,和0.5,kg,的两部分，其中0.5,kg,的那部分以40,m/s,的速度与原速度反向运动，则另一部分此时速率_,m/s,。,(50,m/s ),2.一门大炮斜向上60,射出一枚质量为10,kg,的炮弹，炮弹飞出的速度是1200,m/s,，炮身的质量为2吨，求