2018-2019版高中物理 第1章 碰撞與動量守恒 1.2 課時(shí)2 動量守恒定律課件 滬科版選修3-5.ppt

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1、課時(shí)2動量守恒定律,第1章1.2探究動量守恒定律,學(xué)習(xí)目標(biāo)1.理解系統(tǒng)、內(nèi)力、外力的概念.2.知道動量守恒定律的內(nèi)容及表達(dá)式，理解守恒的條件.3.了解動量守恒定律的普遍意義，會初步利用動量守恒定律解決實(shí)際問題.,內(nèi)容索引,知識探究新知探究點(diǎn)點(diǎn)落實(shí),題型探究重點(diǎn)難點(diǎn)各個(gè)擊破,達(dá)標(biāo)檢測當(dāng)堂檢測鞏固反饋,知識探究,一、系統(tǒng)、內(nèi)力、外力,導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示，公路上有三輛汽車發(fā)生了追尾事故.如果將甲、乙兩輛汽車看做一個(gè)系統(tǒng)，丙車對乙車的作用力是內(nèi)力，還是外力？如果將三輛車看成一個(gè)系統(tǒng)，丙車對乙車的力是內(nèi)力還是外力？,答案內(nèi)力是系統(tǒng)內(nèi)物體之間的作用力，外力是系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力.如果將甲車和乙

2、車看成一個(gè)系統(tǒng)，丙車對乙車的力是外力，如果將三輛車看成一個(gè)系統(tǒng)，丙車對乙車的力是內(nèi)力.,答案,圖1,知識梳理1.系統(tǒng)：幾個(gè)有的物體.2.內(nèi)力：物體間的相互作用力.3.外力：系統(tǒng)的物體對系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力.,相互作用,系統(tǒng)內(nèi),外,導(dǎo)學(xué)探究如圖2所示，光滑水平桌面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的小球，正沿著同一直線向相同的方向做勻速運(yùn)動，速度分別是v1和v2，v2v1.當(dāng)?shù)诙€(gè)小球追上第一個(gè)小球時(shí)兩球發(fā)生碰撞，碰撞后兩球的速度分別為v1和v2.試用動量定理和牛頓第三定律推導(dǎo)兩球碰前總動量m1v1m2v2與碰后總動量m1v1m2v2的關(guān)系.,二、動量守恒定律,答案,圖2,答案設(shè)碰撞過程中兩球間的作用力

3、分別為F1、F2，相互作用時(shí)間為t根據(jù)動量定理：F1tm1(v1v1)，F(xiàn)2tm2(v2v2).因?yàn)镕1與F2是兩球間的相互作用力，根據(jù)牛頓第三定律知，F(xiàn)1F2，則有：m1v1m1v1m2v2m2v2即m1v1m2v2m1v1m2v2此式表明兩球在相互作用前的總動量等于相互作用后的總動量，這就是動量守恒定律的表達(dá)式.,知識梳理1.內(nèi)容：如果一個(gè)系統(tǒng)，或者，那么這個(gè)系統(tǒng)的總動量保持不變.2.表達(dá)式：m1v1m2v2(作用前后動量相等).3.適用條件：系統(tǒng)或者所受合外力.4.動量守恒定律的普適性動量守恒定律的適用范圍很廣，它不僅適用于宏觀、低速領(lǐng)域，而且適用于、領(lǐng)域.動量守恒定律適用于目前為止的一

4、切領(lǐng)域.,不受外力,所受合外力為零,m1v1m2v2,不受外力,為零,微觀,高速,5.對系統(tǒng)“總動量保持不變”的理解(1)系統(tǒng)在整個(gè)過程中任意兩個(gè)時(shí)刻的總動量都相等，不能誤認(rèn)為只是初、末兩個(gè)狀態(tài)的總動量相等.(2)系統(tǒng)的總動量保持不變，但系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)物體的動量可能都在不斷變化.(3)系統(tǒng)的總動量指系統(tǒng)內(nèi)各物體動量的矢量和，總動量不變指的是系統(tǒng)的總動量的大小和方向都不變.,即學(xué)即用1.判斷下列說法的正誤.(1)一個(gè)系統(tǒng)初、末態(tài)動量大小相等，即動量守恒.()(2)兩個(gè)做勻速直線運(yùn)動的物體發(fā)生碰撞，兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)動量守恒.()(3)只要系統(tǒng)所受到的合力的沖量為零，動量就守恒.()(4)系統(tǒng)動量守恒

5、也就是系統(tǒng)的動量變化量為零.()(5)只要系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力，動量不可能守恒.(),答案,2.如圖3，質(zhì)量為m的小球A靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為2m的小球B以速度v0與A碰撞后粘在一起，則粘在一起后AB的共同速度v_.,答案,圖3,題型探究,一、動量守恒條件的理解,1.系統(tǒng)不受外力作用：這是一種理想化的情形.如宇宙中兩星球的碰撞、微觀粒子間的碰撞都可視為這種情形.2.系統(tǒng)受外力作用，但所受合外力為零.如光滑水平面上兩物體的碰撞就是這種情形.3.系統(tǒng)受外力作用，但當(dāng)系統(tǒng)所受的外力遠(yuǎn)小于系統(tǒng)內(nèi)各物體間的內(nèi)力時(shí)，系統(tǒng)的總動量近似守恒.4.系統(tǒng)受外力作用，所受的合外力不為零，但在某一方向上合外力為零，則

6、系統(tǒng)在該方向上動量守恒.,例1(多選)如圖4所示，A、B兩物體質(zhì)量之比mAmB32，原來靜止在平板小車C上，A、B間有一根被壓縮的彈簧，地面光滑，當(dāng)突然釋放彈簧后，則下列說法正確的是,圖4,A.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同，A、B組成的系統(tǒng)動量守恒B.若A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同，A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B組成的系統(tǒng)動量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒,答案,解析,解析如果A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同，釋放彈簧后，A、B分別相對于小車向左、向右滑動，它們所受的滑動摩擦力FfA向右，F(xiàn)f

7、B向左.由于mAmB32，所以FfAFfB32，則A、B組成的系統(tǒng)所受的外力之和不為零，故其動量不守恒，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；對A、B、C組成的系統(tǒng)，A、B與C間的摩擦力為內(nèi)力，該系統(tǒng)所受的外力為豎直方向上的重力和支持力，它們的合力為零，故該系統(tǒng)的動量守恒，B、D選項(xiàng)正確；若A、B所受摩擦力大小相等，則A、B組成的系統(tǒng)所受的外力之和為零，故其動量守恒，C選項(xiàng)正確.,1.動量守恒定律的研究對象是相互作用的物體組成的系統(tǒng).判斷系統(tǒng)的動量是否守恒，與選擇哪幾個(gè)物體作為系統(tǒng)和分析哪一段運(yùn)動過程有直接關(guān)系.2.判斷系統(tǒng)的動量是否守恒，要注意守恒的條件是不受外力或所受合外力為零，因此要分清哪些力是內(nèi)力，哪些力是外力

8、.3.系統(tǒng)的動量守恒，并不是系統(tǒng)內(nèi)各物體的動量都不變.一般來說，系統(tǒng)的動量守恒時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)各物體的動量是變化的，但系統(tǒng)內(nèi)各物體的動量的矢量和是不變的.,針對訓(xùn)練下列情形中，滿足動量守恒條件的是A.用鐵錘打擊放在鐵砧上的鐵塊，打擊過程中，鐵錘和鐵塊的總動量B.子彈水平穿過放在光滑水平桌面上的木塊的過程中，子彈和木塊的總動量C.子彈水平穿過墻壁的過程中，子彈和墻壁的總動量D.棒擊壘球的過程中，棒和壘球的總動量,答案,1.動量守恒定律不同表現(xiàn)形式的表達(dá)式的含義：(1)pp：系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p.(2)m1v1m2v2m1v1m2v2：相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，作用前的動

9、量和等于作用后的動量和.(3)p1p2：相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，一個(gè)物體的動量變化量與另一個(gè)物體的動量變化量大小相等、方向相反.(4)p0：系統(tǒng)總動量增量為零.,二、動量守恒定律的簡單應(yīng)用,2.應(yīng)用動量守恒定律的解題步驟：,例2如圖5所示，一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進(jìn)入太空預(yù)定位置，由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離.已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1，后部分的箭體質(zhì)量為m2，分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行，若忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化，則分離后衛(wèi)星的速率v1為,圖5,答案,解析,解析根據(jù)動量守恒定律有(m1m2)v0m1v1m2v2，,例3質(zhì)量m110g的小球在光滑的水平桌面上以30

10、cm/s的速率向右運(yùn)動，恰遇上質(zhì)量為m250g的小球以10cm/s的速率向左運(yùn)動，碰撞后，小球m2恰好停止，則碰后小球m1的速度大小和方向如何？,答案,解析,答案20cm/s方向向左,解析碰撞過程中，兩小球組成的系統(tǒng)所受合外力為零，動量守恒.設(shè)向右為正方向，則v130cm/s，v210cm/s；v20.由動量守恒定律列方程m1v1m2v2m1v1m2v2，代入數(shù)據(jù)解得v120cm/s.故碰后小球m1的速度大小為20cm/s，方向向左.,特別提醒利用動量守恒定律解題時(shí)首先選定正方向，然后確定初、末狀態(tài)速度的正負(fù).,應(yīng)用動量守恒定律解題，在規(guī)定正方向的前提下，要注意各已知速度的正負(fù)號，求解出未知速

11、度的正負(fù)號，一定要指明速度方向.,達(dá)標(biāo)檢測,A.男孩和木箱組成的系統(tǒng)動量守恒B.小車與木箱組成的系統(tǒng)動量守恒C.男孩、小車與木箱三者組成的系統(tǒng)動量守恒D.木箱的動量增量與男孩、小車的總動量增量相同,1.(對動量守恒條件的理解)如圖6所示，小車與木箱緊挨著靜放在光滑的水平冰面上，現(xiàn)有一男孩站在小車上用力向右迅速推出木箱，關(guān)于上述過程，下列說法正確的是,1,2,3,4,圖6,答案,解析,1,2,3,4,解析由動量守恒定律成立的條件可知男孩、小車與木箱三者組成的系統(tǒng)動量守恒，A、B錯(cuò)誤，C正確；木箱的動量增量與男孩、小車的總動量增量大小相等，方向相反，D錯(cuò)誤.,A.木塊A離開墻壁前，A、B和彈簧組成

12、的系統(tǒng)動量守恒，機(jī)械能也守恒B.木塊A離開墻壁前，A、B和彈簧組成的系統(tǒng)動量不守恒，但機(jī)械能守恒C.木塊A離開墻壁后，A、B和彈簧組成的系統(tǒng)動量守恒，機(jī)械能也守恒D.木塊A離開墻壁后，A、B和彈簧組成的系統(tǒng)動量不守恒，但機(jī)械能守恒,2.(對動量守恒條件的理解)(多選)如圖7所示，在光滑水平地面上有A、B兩個(gè)木塊，A、B之間用一輕彈簧連接.A靠在墻壁上，用力F向左推B使兩木塊之間的彈簧壓縮并處于靜止?fàn)顟B(tài).若突然撤去力F，則下列說法中正確的是,1,2,3,4,圖7,答案,解析,解析若突然撤去力F，木塊A離開墻壁前，墻壁對木塊A有作用力，所以A、B和彈簧組成的系統(tǒng)動量不守恒，但由于A沒有離開墻壁，墻

13、壁對木塊A不做功，所以A、B和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；木塊A離開墻壁后，A、B和彈簧組成的系統(tǒng)所受合外力為零，所以系統(tǒng)動量守恒且機(jī)械能守恒，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.,1,2,3,4,3.(動量守恒定律的簡單應(yīng)用)解放軍魚雷快艇在南海海域附近執(zhí)行任務(wù)，假設(shè)魚雷快艇的總質(zhì)量為M，以速度v前進(jìn)，現(xiàn)沿快艇前進(jìn)方向發(fā)射一顆質(zhì)量為m的魚雷后，快艇速度減為原來的，不計(jì)水的阻力，則魚雷的發(fā)射速度為,1,2,3,4,答案,解析,解析設(shè)快艇的速度方向?yàn)檎较颍?4.(動量守恒定律的簡單應(yīng)用)如圖8所示，傳送帶以v02m/s的水平速度把質(zhì)量m20kg的行李包運(yùn)送到原來靜止在光滑軌道上的質(zhì)量M30kg的小車上，若行李包與車上表面間的動摩擦因數(shù)0.4，g10m/s2，求：(小車足夠長),1,2,3,4,圖8,(1)小車的最大速度的大?。?答案0.8m/s,答案,解析,1,2,3,4,解析以行李包與小車組成的系統(tǒng)為研究對象，行李包與小車最后速度相同，此時(shí)小車速度最大，設(shè)為v.由動量守恒定律得mv0(Mm)v解得v0.8m/s.,解析對行李包，由動量定理得mgtmvmv0解得t0.3s.,1,2,3,4,(2)行李包從滑上小車至在小車上滑到最遠(yuǎn)處所經(jīng)歷的時(shí)間.,答案0.3s,答案,解析,