高中物理 第1章 第2节 动量 动量守恒定律课件 粤教版选修3-5.ppt

第二节动量动量守恒定律 第一章碰撞与动量守恒 栏目链接 学习目标 1 知道动量的定义 知道动量是矢量 2 理解动量守恒定律以及应用 3 能用动量守恒定律解决一些实际问题 栏目链接 动量 动量的方向与速度的方向是同一方向吗 提示 两者是同一方向 1 对动量概念的理解 1 定义 运动物体的质量和它的速度的乘积叫做物体的动量 用符号p表示 2 定义式 p mv 栏目链接 3 单位 在国际单位制中 动量的单位是千克米每秒 符号是kg m s 4 方向 动量是矢量 它的方向与速度的方向相同 5 瞬时性 动量是描述物体运动状态的物理量 是状态量 因此在谈及动量时 必须明确是物体在哪个时刻或哪个状态的动量 6 相对性 选取不同的参考系 同一物体的速度可能不同 物体的动量也就不同 即动量具有相对性 在中学阶段 动量表达式中的速度一般是以地球为参考系的 栏目链接 2 动量的改变量 1 定义 物体某段时间内末动量与初动量的矢量差叫物体动量的改变量 2 定义式 p mv2 mv1 3 方向 动量的改变量 p也是矢量 其方向与速度的改变量 v的方向相同 3 注意 1 动量是矢量 两个物体的动量相等 说明其大小相等 方向也相同 2 动量与动能都是描述物体运动状态的物理量 其大小关系为 但两者有本质区别 动量是矢量 动能是标量 栏目链接 关于物体的动量 下列说法中正确的是 A 运动物体在任一时刻的动量方向 一定是该时刻的速度方向B 物体的加速度不变 其动量一定不变C 动量越大的物体 其速度一定越大D 物体的动量越大 其惯性也越大解析 本题侧重于准确理解动量的概念 动量具有瞬时性 任一时刻物体动量的方向 即为该时刻物体的速度方向 选项A正确 加速度不变 则物体速度的变化率恒定 物体的速度均匀变化 故其动量也均匀变化 选项B错误 栏目链接 物体动量的大小由物体质量及速度大小共同决定 不是由物体的速度唯一决定 故物体的动量大 其速度不一定大 选项C错误 惯性由物体质量决定 物体的动量越大 其质量并不一定越大 惯性也不一定越大 故选项D错误 答案 A 方法总结 1 动量 物体动量是质量与速度的乘积 大小由二者共同决定 但与物体质量和速度均有关 栏目链接 2 动量变化及计算 动量变化量 即 p p2 p1 由于动量是矢量 动量变化量也是矢量 1 若初 末动量在同一直线上 则在选定正方向的前提下 可化矢量运算为代数运算 2 若初 末动量不在同一直线上 运算时应遵循平行四边形定则 课堂训练1 多选 下列关于动量的说法正确的是 CD A 质量大的物体的动量一定大B 质量和速率都相同的物体的动量一定相同 栏目链接 C 一个物体的速率改变 它的动量一定改变D 一个物体的运动状态变化 它的动量一定改变解析 物体的质量与速度的乘积 称为 物体的 动量 动量定义式p mv m大p不一定大 故选项A错误 动量是矢量 它的方向与速度方向一致 故选项B错误 由动量定义式p mv可知v大小变化 动量变化 选项C正确 一个物体的运动状态变化 它的速度发生变化 所以动量一定改变 选项D正确 栏目链接 动量的变化量冲量 1 假定一个质量为m的物体 初速度为v 在合力F 恒力 的作用下 经过一段时间 t后 速度变为v 求这一过程中m v v F t的关系 提示 在这一过程中物体的加速度a 由牛顿第二定律得 F ma 整理得 F t mv mv 栏目链接 2 在物体动量变化量一定的情况下 延长力的作用时间 可以达到减小作用力F的效果 试解释运输易碎物品时包装箱内为什么放置碎纸 泡沫塑料等柔软填充物 提示 物体的动量变化量一定时 力的作用时间越短 力就越大 反之就越小 运输易碎物品包装箱内放置碎纸 泡沫塑料等柔软填充物是为了增大作用时间 以减小物品受到的作用力 栏目链接 1 冲量 1 定义 物体受到的力和力的作用时间的乘积叫做力的冲量 用符号I表示 2 定义式 I F t 3 单位 在国际单位制中 冲量的单位是牛 秒 符号是N s 4 方向 冲量是矢量 如果力的方向恒定 则冲量I的方向与力的方向相同 如果力的方向是变化的 则冲量的方向应与相应时间内物体动量变化量的方向相同 栏目链接 5 物理意义 冲量是描述力对物体作用时间的累积效果的物理量 力越大 力的作用时间越长 冲量越大 2 动量定理 1 内容 物体所受合力的冲量等于物体动量的改变量 2 表达式 Ft pt p0 mvt mv0或I合 p 关于动量的变化 下列说法中不正确的是 A 做直线运动的物体速度增大时 动量的增量 p与速度的方向相同B 做直线运动的物体速度减小时 动量的增量 p与运动方向相反 栏目链接 C 物体的速度大小不变时 动量的增量 p为零D 物体做曲线运动时 动量的增量 p一定不为零解析 当做直线运动的物体速度增大时 其末动量p2大于初动量p1 由矢量的运算法则可知 p p2 p1 0 与速度方向相同 如图甲所示 选项A正确 当做直线运动的物体速度减小时 p p2 p1 0 即p2 p1 如图乙所示 此时 p的方向与物体的运动方向相反 选项B正确 当物体的速度大小不变时 动量可能不变化 即 p 0 也有可能动量大小不变而方向变化 此种情况 p 0 选项C错误 物体做曲线运动时 速度的方向不断变化 故动量一定变化 p一定不为零 如图丙所示 选项D正确 答案 C 课堂训练2 下面对冲量的描述正确的是 C A 物体受到很大的冲力时 其冲量一定很大B 力F的方向与位移的方向垂直时 则力F的冲量为零C 不管物体做什么运动 在相同时间内重力的冲量相同D 只要力的大小恒定 其冲量就等于力与时间的乘积 栏目链接 解析 力的冲量是表述力的时间累积效果的 而冲力是一种短暂的 变化的作用力 前者是过程量 冲力很大 由于时间不确定 冲量不一定大 所以A不正确 当F的方向与位移的方向垂直时 则力的功为零 但冲量与力的位移的夹角无关 力的冲量不为零 I Ft的F为恒定的力 也可理解为方向不变的力在时间t内的平均力 如果力的方向变 则不能用Ft表示 故B D也是错误的 动量守恒定律 动量守恒定律成立的条件是什么 提示 系统动量守恒成立的条件 1 系统不受外力 2 系统所受外力之和为0 1 系统 内力和外力 1 系统 当研究两个物体相互碰撞时 可以把具有相互作用的两个物体称为系统 2 外力 系统外部的其他物体对系统的作用力叫外力 3 内力 系统内部物体间的相互作用力叫内力 2 动量守恒定律 1 内容 物体在碰撞时如果系统所受到的合外力为零 则系统的总动量保持不变 2 表达式 p p 即系统相互作用前的总动量p和相互作用后的总动量p 大小相等 方向相同 系统总动量的求法遵循矢量运算法则 p p p 0 即系统总动量的增量为零 p1 p2 即将相互作用的系统内的物体分为两部分 其中一部分动量的增加量等于另一部分动量的减少量 当相互作用前后系统内各物体的动量都在同一直线上时 动量守恒定律可表示为代数式 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2 应用此式时 应先选定正方向 将式中各矢量转化为代数量 用正 负号表示各自的方向 式中v1 v2为初始时刻的瞬时速度 v1 v2 为末时刻的瞬时速度 且它们一般均以地球为参照物 3 研究对象 相互作用的物体组成的系统 4 成立的条件 系统不受外力作用时 系统动量守恒 系统受外力但所受外力之和为零 则系统动量守恒 系统所受合外力虽然不为零 但系统的内力远大于外力时 如碰撞 爆炸等现象中 系统的动量可看成近似守恒 系统总的来看不符合以上三条中的任意一条 则系统的总动量不守恒 但是 若系统在某一方向上符合以上三条中的某一条 则系统在该方向上动量守恒 5 适用范围 它是自然界最普遍 最基本的规律之一 不仅适用于宏观 低速领域 而且适用于微观 高速领域 小到微观粒子 大到天体 无论内力是什么性质的力 只要满足守恒条件 动量守恒定律总是适用的 6 注意 动量守恒定律中的 总动量保持不变 不仅指系统在初 末两个时刻的总动量相等 而且指系统在整个过程中任意两个时刻的总动量相等 多选 如图所示 A B两物体的中间用一段细绳相连并有一压缩的弹簧 放在平板小车C上后 A B C均处于静止状态 若地面光滑 则在细绳被剪断后 A B从C上未滑离之前 A B在C上向相反方向滑动的过程中 A 若A B与C之间的摩擦力大小相同 则A B组成的系统动量守恒 A B C组成的系统动量守恒B 若A B与C之间的摩擦力大小不相同 则A B组成的系统动量不守恒 A B C组成的系统动量不守恒C 若A B与C之间的摩擦力大小不相同 则A B组成的系统动量不守恒 A B C组成的系统动量守恒D 以上说法均不对 解析 当A B两物体组成一个系统时 弹簧的弹力为内力 而A B与C之间的摩擦力为外力 当A B与C之间的摩擦力大小不相等时 A B组成的系统所受合外力不为零 动量不守恒 当A B与C之间的摩擦力大小相等时 A B组成的系统所受合外力为零 动量守恒 对A B C组成的系统 弹簧的弹力及A B与C之间的摩擦力均属于内力 无论A B与C之间的摩擦力大小是否相等 系统所受的合外力均为零 系统的动量守恒 故选项A C正确 答案 AC 方法总结 判断系统动量是否守恒的方法在某一物理过程中 系统的动量是否守恒 与所选取的系统有关 判断动量是否守恒 必须明确所研究的对象和过程 即哪个系统在哪个过程中 常见的判断方法有两种 1 直接分析系统在所研究的过程中始 末状态的动量 分析动量是否守恒 2 分析系统在所研究的过程中的受力情况 看系统的受力情况是否符合动量守恒的条件 课堂训练3 两个物体组成的系统发生相互作用时 下列哪些情况系统的动量一定是守恒的 C A 作用前两个物体的速度相等B 作用前两个物体的动量相等C 作用过程中两个物体所受外力的合力为零D 作用过程中两个物体所受外力的大小相等