2017-2018学年高中创新设计物理粤教版选修3-5课件：1-2(2) 动量　动量守恒定律

第二节(2)动量动量守恒定律 目标定位1.理解系统、内力、外力的概念.2.理解动量守恒定律的内容及表达式，理解其守恒的条件.3.会用动量守恒定律解决实际问题 一、系统、内力与外力1系统：具有相互作用的 物体组成一个力学系统2内力：系统中，物体间的相互作用力3外力：系统 其他物体对系统的作用力两个外部 二、动量守恒定律1内容：如果系统 为零，则系统的总动量保持不变2表达式：对两个物体m 1、m 2组成的系统，常写成：m 1v10m 2v20 .所受到的合外力m 1v1m 2v2 想一想如图1所示，在风平浪静的水面上，停着一艘帆船，船尾固定一台电风扇，正在不停地把风吹向帆面，船能向前行驶吗？为什么？图1 答案不能把帆船和电风扇看做一个系统，电风扇和帆船受到空气的作用力大小相等、方向相反，这是一对内力，系统总动量守恒，船原来是静止的，总动量为零，所以在电风扇吹风时，船仍保持静止 预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3 一、对动量守恒定律的理解1研究对象相互作用的物体组成的系统2动量守恒定律的成立条件(1)系统不受外力或所受合外力为零(2)系统受外力作用，但内力远大于外力，此时动量近似守恒(3)系统所受到的合外力不为零，但在某一方向上合外力为零或某一方向上内力远大于外力，则系统在该方向上动量守恒 3动量守恒定律的几个性质(1)矢量性公式中的v10、v20、v1和v2都是矢量，只有它们在同一直线上，并先选定正方向，确定各速度的正、负后，才能用代数方法运算(2)相对性速度具有相对性，公式中的v10、v20、v1和v2应是相对同一参考系的速度，一般取相对地面的速度(3)同时性相互作用前的总动量，这个“前”是指相互作用前同一时刻，v 10、v20均是此时刻的瞬时速度；同理，v1、v2应是相互作用后的同一时刻的瞬时速度 【例1】 (多选)在光滑水平面上A、B两小车中间有一弹簧，如图2所示，用手抓住小车并将弹簧压缩后使两小车处于静止状态将两小车及弹簧看做一个系统，下面说法正确的是()图2A两手同时放开后，系统总动量始终为零B先放开左手，再放开右手后，动量不守恒C先放开左手，后放开右手，总动量向左D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 答案ACD解析在两手同时放开后，水平方向无外力作用，只有弹簧的弹力(内力)，故动量守恒，即系统的总动量始终为零，A对；先放开左手，再放开右手后，是指两手对系统都无作用力之后的那一段时间，系统所受合外力也为零，即动量是守恒的，B错；先放开左手，系统在右手作用下，产生向左的作用力，故有向左的冲量，后放开右手，系统的动量守恒，即此后的总动量向左，C对；其实，无论何时放开手，只要是两手都放开后就满足动量守恒的条件，即系统的总动量都保持不变，D对 针对训练如图3所示，甲木块的质量为m 1，以速度v沿光滑水平地面向前运动，正前方有一静止的、质量为m 2的乙木块，乙木块上连有一轻质弹簧甲木块与弹簧接触后()图3A甲木块的动量守恒B乙木块的动量守恒C甲、乙两木块所组成系统的动量守恒D甲、乙两木块所组成系统的动能守恒 答案C解析两木块在光滑水平地面上相碰，且中间有弹簧，则碰撞过程系统的动量守恒，机械能也守恒，故选项A、B错误，选项C正确；甲、乙两木块碰撞前、后动能总量不变，但碰撞过程中有弹性势能，故动能不守恒，选项D错误 二、动量守恒定律的简单应用1动量守恒定律的表达式及含义(1)p0p：系统相互作用前总动量p0等于相互作用后总动量p.(2)p1p2：相互作用的两个物体组成的系统，一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反(3)p0：系统总动量增量为零(4)m 1v10m 2v20m 1v1m 2v2：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 2应用动量守恒定律的解题步骤(1)确定相互作用的系统为研究对象；(2)分析研究对象所受的外力；(3)判断系统是否符合动量守恒条件；(4)规定正方向，确定初、末状态动量的正、负号；(5)根据动量守恒定律列式求解 【例2】质量m 110 g的小球在光滑的水平桌面上以v130 cm/s的速率向右运动，恰遇上质量为m 250 g的小球以v210 cm/s的速率向左运动，碰撞后，小球m 2恰好停止，则碰后小球m 1的速度大小和方向如何？答案20 cm/s方向向左解析碰撞过程中，两小球组成的系统所受合外力为零，动量守恒设向右为正方向，则各小球速度为v 1030 cm/s，v2010 cm/s；v20.由动量守恒定律列方程m 1v10m 2v20m 1v1m 2v2，代入数据得v120 cm/s.故小球m 1碰后的速度的大小为20 cm/s，方向向左 借题发挥处理动量守恒应用题“三步曲”(1)判断题目涉及的物理过程是否满足动量守恒的条件(2)确定物理过程及其系统内物体对应的初、末状态的动量(3)确定正方向，选取恰当的动量守恒的表达式列式求解 【例3】如图4所示，将两个完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上，水平面光滑开始时甲车速度大小为3 m/s，乙车速度大小为2 m/s，方向相反并在同一直线上图4(1)当乙车速度为零时，甲车的速度多大？方向如何？(2)由于磁性极强，故两车不会相碰，那么两车的距离最小时，乙车的速度是多大？方向如何？ 答案(1)1 m/s方向向右(2)0.5 m/s方向向右解析两个小车及磁铁组成的系统在水平方向不受外力作用，两车之间的磁力是系统内力，系统动量守恒设向右为正方向(1)据动量守恒得：m v甲m v乙m v甲，代入数据解得v甲v甲v乙(32) m/s1 m/s，方向向右(2)两车相距最小时，两车速度相同，设为v，由动量守恒得：m v 甲m v乙m vm v.解得v m/s0.5 m/s，方向向右.