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,第一章碰撞与动量守恒,第节探究动量守恒定律,2、能够区分系统、内力和外力。,3、能够自行推导动量守恒定律的表达式。,4、了解动量守恒定律的普适性和牛顿运动定律适用范围的局限性。,5、深刻理解动量守恒定律，练习用动量守恒定律解决实际问题。,1、明确探究物体碰撞时动量的变化规律，掌握实验数据处理的方法,她能跳上岸吗？,很不幸，她落水了。,估计到岸边只有1.5m。,我平时立定跳远都是2m多呢。,跳,啊！,我怎么会跳到水里去了呢？,?,问题1：这位自信的同学为什么会掉到水里呢？,问题2：小球碰撞时，他们的动量变化遵守怎样的规律呢？,m1,m2,实验探究探究物体碰撞时动量的变化规律,建立模型：实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动，且方向同向为正，反向为负；这种情况叫做一维碰撞。,在一维碰撞的情况下，两个物体碰撞前后的动量有什么规律呢？,问题3：如何探究物体碰撞时动量的变化规律？,问题5：怎样测量物体的质量呢？,用天平测量物体的质量；,速度的测量：可以充分利用所学的运动学知识，如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件。,问题6：怎样测量物体的速度呢？,问题4：实验室如何测量两个物体碰撞前后的动量呢？,质量?,速度?,测速原理1：光电门测速,测出滑块经过光电门的时间t，挡光条的宽度为L，,则滑块匀速运动的速度为,测速原理2：单摆测速,设摆绳长为L，测出摆角和，机械能守恒可得速度为,测出相邻计数点间的距离x，,测速原理3：打点计时器测速,可得速度为,相邻计数点间的时间t，,还有其他方案吗？,分析频闪照片中A、B滑块碰撞前后的位置情况，设频闪时间间隔为t，可得速度为,测速原理4：频闪照片测速,测出碰撞前后各球落点到O间的距离xOP、xOM、xON，各球空中运动时间均相同，设为t，可得速度为,为防止碰撞中A球反弹，有:mAmB,落点确定：,测速原理5：平抛测速,m2,m1,系统：有相互作用的两个（或两个以上）物体构成一个系统,内力：系统中相互作用的各物体之间的相互作用力,外力：外部其他物体对系统的作用力,系统,内力,外力,问题7：如何理解系统内力和外力，举例说明？,m2,m1,光滑,问题8：试用牛顿运动定律推导两物体碰撞前后的总动量的关系？,你还有其他的推导方法吗？,m2,m1,光滑,问题9：试用动量定理推导两物体碰撞前后的总动量的关系？,问题10：观看视频，你有何感想？,如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律。,1、内容,2、表达式,3、适用条件,(1)系统不受外力；(理想条件),(2)系统受到外力，但外力的合力为零；(实际条件),(3)系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒；(近似条件）,(4)系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条，但在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒.(单向条件),问题11：对动量守恒定律的理解？,审题指导,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？,本题中相互作用的系统是什么？,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？,碰撞前、后,地面摩擦力和空气阻力,远小于内力,动量守恒,系统,内力,外力,如图所示，一只质量为5.4kg的保龄球，撞上一只质量为1.7kg、原来静止的球瓶，此后球瓶以3.0m/s的速度向前飞出，而保龄球以1.8m/s的速度继续向前运动，求保龄球碰撞前的运动速度。,问题12：处理课本案例，归纳如何动量守恒定律进行解题？,如图所示，一只质量为5.4kg的保龄球，撞上一只质量为1.7kg、原来静止的球瓶，此后球瓶以3.0m/s的速度向前飞出，而保龄球以1.8m/s的速度继续向前运动，求保龄球碰撞前的运动速度。,解析,沿保龄球碰撞前的运动方向建立坐标轴，有,碰撞前保龄球的总动量为,碰撞后保龄球的总动量为,由动量守恒定律可得：,所以,代入数值，得,问题12：处理课本案例，归纳如何动量守恒定律进行解题？,找：找研究对象(系统包括那几个物体)和研究过程；析：进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒)；定：规定正方向，确定初末状态动量正负号，画好分析图；列：由动量守恒定律列方程；算：合理进行运算，得出最后的结果，并对结果进行分析。,应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法,问题12：处理案例，归纳如何动量守恒定律进行解题？,问题13：用动量守恒定律与牛顿运动定律两种方法解题并进行比较？,如图所示，质量mB=1kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左匀速运动当t=0时，质量mA=2kg的小铁块A以v2=2m/s的速度水平向右滑上小车，A与小车间的动摩擦因数为=0.2。若A最终没有滑出小车，取水平向右为正方向，g10m/s2，求：A在小车上停止运动时，小车的速度大小。,A在小车上停止运动时，A、B以共同速度运动，设其速度为v，取水平向右为正方向，,解析,用动量守恒定律,方法一：,mAv2-mBv1=(mA+mB)v,由动量守恒定律得,解得，v=lms,问题13：用动量守恒定律与牛顿运动定律两种方法解题并进行比较？,如图所示，质量mB=1kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左匀速运动当t=0时，质量mA=2kg的小铁块A以v2=2m/s的速度水平向右滑上小车，A与小车间的动摩擦因数为=0.2。若A最终没有滑出小车，取水平向右为正方向，g10m/s2，求：A在小车上停止运动时，小车的速度大小。,解析,设小车的加速度为a1，小铁块的加速度为a2，运动时间为t；,方法二:,用牛顿运动定律,所以v1+a1t=v2-a2t解得：t0.5s,由牛顿运动定律得：,得：v=v1-a1t=1+40.5=1m/s,1、动量守恒定律只涉及过程始末两个状态,与过程中力的细节无关。2、动量守恒定律不仅适用于宏观、低速问题，而且适用于高速、微观的问题。3、动量守恒定律是一个独立的实验规律,它适用于目前为止物理学研究的一切领域。,动量守恒定律的普适性,问题13：用动量守恒定律与牛顿运动定律两种方法解题并进行比较？,牛顿运动定律解决问题要涉及整个过程的力。,这些领域，牛顿运动定律不在适用。,ABD,=1.4%,4%,保持不变,最大误差,解析,课堂练习1,某同学设计了一个用打点计时器探究碰撞过程中不变量的实验：在小车A的前端粘有橡皮泥，推动小车A使之做匀速运动然后与原来静止在前方的小车B相碰并粘合成一体，继续做匀速运动，他设计的具体装置如图所示在小车A后连着纸带，电磁打点计时器电源频率为50Hz，测得小车A的质量(包括橡皮泥)为310g，小车B的质量为205g，计算可知，两小车相互作用前质量与速度的乘积之和为_kgm/s；两小车相互作用以后质量与速度的乘积之和为_kgm/s(保留三位有效数字)。两结果不完全相等的主要原因是_,0.620,0.618,纸带与打点计时器的限位孔及小车与木板间有摩擦。,t2=7T=0.14s,t1=5T=0.10s,小车的A速度,AB相碰并粘合成一体速度,mAv1=0.3102kgm/s=0.620kgm/s,(mA+mB)v2=(0.310+0.205)1.2kgm/s=0.618kgm/s,解析,课堂练习2,一辆平板车停止在光滑水平面上，车上一人用大锤敲打车的左端，如下图所示，在锤的连续敲打下，这辆平板车将()A、左右来回运动B、向左运动C、向右运动D、静止不动,A,课堂练习3,解析,对人、铁锤和平板车组成的系统，系统外力之和为0，系统总动量守恒。,当锤头打下去时，锤头向右运动，车就向左运动；举起锤头，锤头向左运动，车就向右运动；连续敲击时，车就左右运动；一旦锤头不动，车就会停下。,两个磁性很强的磁铁，分别固定在甲、乙两辆小车上，甲车的总质量为4kg，乙车的总质量为2kg。甲、乙两辆小车放在光滑的水平面上，它们相向运动，甲车的速度是5m/s，方向水平向右；乙车的速度是3m/s,方向水平向左。由于两车上同性磁极的相互排斥，某时刻乙车向右以8m/s的水平速度运动，求此时甲车的速度？,负号表示甲车的速度方向水平向左,课堂练习4,解析,以水平向右方向为正方向,（确定正方向）,v1=5m/s,v2=-3m/s,v2=8m/s,根据动量守恒定律：,m1v1+m2v2=m1v1+m2v2,解得：v1=-0.5m/s,审题指导,在列车编组站里，一辆m1=1.8104kg的货车在平直轨道上以v1=2m/s的速度运动，碰上一辆m2=2.2104kg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。,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？,本题中相互作用的系统是什么？,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？,碰撞前、后,地面摩擦力和空气阻力,远小于内力,动量守恒,系统,内力,外力,课堂练习5,在列车编组站里，一辆m1=1.8104kg的货车在平直轨道上以v1=2m/s的速度运动，碰上一辆m2=2.2104kg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。,解析,沿碰撞前货车运动的方向建立坐标轴，有,v1=2m/s,设两车结合后的速度为v。,两车碰撞前的总动量为,两车碰撞后的总动量为,由动量守恒定律可得：,所以,代入数值，得,v=0.9m/s,课堂练习5,再见,
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