（全國(guó)通用版）2018-2019高中物理 第十六章 動(dòng)量守恒定律 第3節(jié) 動(dòng)量守恒定律課件 新人教版選修3-5.ppt

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1、第十六章,動(dòng)量守恒定律,第三節(jié)動(dòng)量守恒定律,學(xué) 習(xí) 目 標(biāo),知 識(shí) 導(dǎo) 圖,課 前 預(yù) 習(xí),1系統(tǒng) 相互作用的兩個(gè)或幾個(gè)物體組成一個(gè)力學(xué)_。 2內(nèi)力 系統(tǒng)_物體間的相互作用力。 3外力 系統(tǒng)_的物體對(duì)系統(tǒng)_的物體的作用力。,知識(shí)點(diǎn) 1,系統(tǒng)、內(nèi)力和外力,系統(tǒng),內(nèi)部,以外,以?xún)?nèi),1內(nèi)容 如果一個(gè)系統(tǒng)不受_，或者所受_的矢量和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。 2表達(dá)式 對(duì)兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，常寫(xiě)成： p1p2_或m1v1m2v2_ 3適用條件 系統(tǒng)不受_或者所受_之和為零。,知識(shí)點(diǎn) 2,動(dòng)量守恒定律,外力,外力,p1p2,m1v1m2v2,外力,外力,動(dòng)量守恒定律是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，它適用于目前

2、為止物理學(xué)研究的_領(lǐng)域。,知識(shí)點(diǎn) 3,動(dòng)量守恒定律的普適性,一切,判一判 (1)動(dòng)量守恒定律適用于宏觀(guān)物體，不適用于微觀(guān)粒子。() (2)一個(gè)系統(tǒng)初、末狀態(tài)動(dòng)量大小相等，即動(dòng)量守恒。() (3)兩個(gè)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)生碰撞，這兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒。() (4)系統(tǒng)動(dòng)量守恒也就是系統(tǒng)的動(dòng)量變化量為零。() (5)系統(tǒng)動(dòng)量守恒，動(dòng)能不一定守恒，某一方向上動(dòng)量守恒，系統(tǒng)整體動(dòng)量不一定守恒。(), ,選一選 (多選)下列四幅圖所反映的物理過(guò)程中，系統(tǒng)動(dòng)量守恒的是( ),AC,解析：A中子彈和木塊的系統(tǒng)在水平方向不受外力，豎直方向所受合力為零，系統(tǒng)動(dòng)量守恒；B中在彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)過(guò)程中，系統(tǒng)在水平

3、方向始終受墻的作用力，系統(tǒng)動(dòng)量不守恒；C中木球與鐵球的系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動(dòng)量守恒；D中木塊下滑過(guò)程中，斜面始終受擋板的作用力，系統(tǒng)動(dòng)量不守恒。,想一想 如圖三國(guó)演義“草船借箭”中，若草船的質(zhì)量為m1，每支箭的質(zhì)量為m，草船以速度v1返回時(shí)，對(duì)岸士兵萬(wàn)箭齊發(fā)，n支箭同時(shí)射中草船，箭的速度皆為v，方向與船行方向相同。由此，草船的速度會(huì)增加多少？(不計(jì)水的阻力),課 內(nèi) 探 究,在光滑的水平面上有一輛平板車(chē)，一個(gè)人站在車(chē)上用大錘敲打車(chē)的左端，如圖所示。在連續(xù)的敲打下，這輛車(chē)能持續(xù)地向右運(yùn)動(dòng)嗎？,探究一對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解,提示：當(dāng)把錘頭打下去時(shí)，錘頭向右擺動(dòng)，系統(tǒng)總動(dòng)量要為零，車(chē)就向左運(yùn)動(dòng)；舉

4、起錘頭時(shí)，錘頭向左運(yùn)動(dòng)，車(chē)就向右運(yùn)動(dòng)。用錘頭連續(xù)敲擊時(shí)，車(chē)只是左右運(yùn)動(dòng)，一旦錘頭不動(dòng)，車(chē)就會(huì)停下來(lái)，所以車(chē)不能持續(xù)向右運(yùn)動(dòng)。,1研究對(duì)象 兩個(gè)或兩個(gè)以上相互作用的物體組成的系統(tǒng)。 2對(duì)系統(tǒng)“總動(dòng)量保持不變”的理解 (1)系統(tǒng)在整個(gè)過(guò)程中任意兩個(gè)時(shí)刻的總動(dòng)量都相等，不能誤認(rèn)為只是初、末兩個(gè)狀態(tài)的總動(dòng)量相等。 (2)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變，但系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)物體的動(dòng)量可能都在不斷變化。 (3)系統(tǒng)的總動(dòng)量指系統(tǒng)內(nèi)各物體動(dòng)量的矢量和，總動(dòng)量不變指的是系統(tǒng)的總動(dòng)量的大小和方向都不變。,3動(dòng)量守恒定律的不同表達(dá)式及含義 (1)pp，表示系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變； 在一維情況下，對(duì)由A、B兩物體組成的系統(tǒng)有：m1v1

5、m2v2m1v1m2v2。 (2)p1p2，表示一個(gè)物體的動(dòng)量變化與另一個(gè)物體的動(dòng)量變化大小相等、方向相反； (3)p0，表示系統(tǒng)的總動(dòng)量增量為零，即系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。,4動(dòng)量守恒定律成立的條件 (1)理想守恒：系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的矢量和為零。 (2)近似守恒：系統(tǒng)所受外力的矢量和雖不為零，但系統(tǒng)外力比內(nèi)力小得多，如碰撞問(wèn)題中的摩擦力、爆炸過(guò)程中的重力等外力比起相互作用的內(nèi)力小得多，可以忽略不計(jì)。 (3)某一方向上守恒：系統(tǒng)所受外力的矢量和雖不為零，但在某個(gè)方向上的分量為零，則在該方向上系統(tǒng)動(dòng)量守恒。,5從“五性”理解動(dòng)量守恒定律 (1)系統(tǒng)性：動(dòng)量守恒是針對(duì)滿(mǎn)足守恒條件的系統(tǒng)而言

6、的，系統(tǒng)改變，動(dòng)量不一定守恒。 (2)矢量性：定律的表達(dá)式是一個(gè)矢量式。 a該式說(shuō)明系統(tǒng)的總動(dòng)量在任意兩個(gè)時(shí)刻不僅大小相等，而且方向也相同。 b在求系統(tǒng)的總動(dòng)量pp1p2時(shí)，要按矢量運(yùn)算法則計(jì)算。,(3)相對(duì)性：動(dòng)量守恒定律中，系統(tǒng)中各物體在相互作用前后的動(dòng)量，必須相對(duì)于同一慣性系，各物體的速度通常均為相對(duì)于地的速度。 (4)同時(shí)性：動(dòng)量守恒定律中p1、p2必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用前同一時(shí)刻的動(dòng)量，p1、p2必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用后同一時(shí)刻的動(dòng)量。 (5)普適性：動(dòng)量守恒定律不僅適用于兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，也適用于多個(gè)物體組成的系統(tǒng)。不僅適用于宏觀(guān)物體組成的系統(tǒng)，也適用于微觀(guān)粒子組成的

7、系統(tǒng)。,特別提醒：(1)分析動(dòng)量守恒時(shí)要著眼于系統(tǒng)，要在不同的方向上研究系統(tǒng)所受外力的矢量和。 (2)要深刻理解動(dòng)量守恒的條件。 (3)系統(tǒng)動(dòng)量嚴(yán)格守恒的情況是很少的，在分析守恒條件是否滿(mǎn)足時(shí)，要注意對(duì)實(shí)際過(guò)程的理想化。,(多選)如圖所示，光滑水平面上兩小車(chē)中間夾一壓縮了的輕彈簧，兩手分別按住小車(chē)，使它們靜止，對(duì)兩車(chē)及彈簧組成的系統(tǒng)，下列說(shuō)法中正確的是() A兩手同時(shí)放開(kāi)后，系統(tǒng)總動(dòng)量始終為零 B先放開(kāi)左手，后放開(kāi)右手，此后動(dòng)量不守恒 C先放開(kāi)左手，后放開(kāi)右手，總動(dòng)量向左 D無(wú)論是否同時(shí)放手，只要兩手都放開(kāi)后，在彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)的過(guò)程中，系統(tǒng)總動(dòng)量都保持不變，但系統(tǒng)的總動(dòng)量不一定為零,典例 1,A

8、CD,解析：當(dāng)兩手同時(shí)放開(kāi)時(shí)，系統(tǒng)的合外力為零，所以系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，又因?yàn)殚_(kāi)始時(shí)總動(dòng)量為零，故系統(tǒng)總動(dòng)量始終為零，選項(xiàng)A正確；先放開(kāi)左手，左邊的小車(chē)就向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)再放開(kāi)右手后，系統(tǒng)所受合外力為零，故系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，放開(kāi)右手時(shí)總動(dòng)量方向向左，放開(kāi)右手后總動(dòng)量方向也向左，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤而C、D正確。綜合上述分析可知選項(xiàng)A、C、D正確。,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1(吉林省長(zhǎng)春十一中20162017學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖所示，兩帶電的金屬球在絕緣的光滑水平面上沿同一直線(xiàn)相向運(yùn)動(dòng)，A帶電荷量為q，B帶電荷量為2q，下列說(shuō)法正確的是() A相碰前兩球運(yùn)動(dòng)中動(dòng)量不守恒 B相碰前兩球的總動(dòng)量隨距離的減小而增大 C碰撞前后兩球

9、組成系統(tǒng)動(dòng)量守恒 D兩球相碰分離后的總動(dòng)量不等于相碰前的總動(dòng)量，因?yàn)榕銮白饔昧橐Γ龊鬄槌饬?C,解析：將兩球看作整體分析時(shí)，整體受重力支持力，水平方向不受外力，故整體系統(tǒng)動(dòng)量守恒。故兩球相碰分離后的總動(dòng)量等于碰前的總動(dòng)量；故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。,探究二動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用,特別提醒：(1)動(dòng)量守恒定律中的各速度都相對(duì)同一參考系，一般以地面為參考系。 (2)規(guī)定正方向后，方向與正方向一致的矢量取正值，方向與正方向相反的矢量取負(fù)值。 (3)若系統(tǒng)在某一方向上不受外力，則系統(tǒng)在這一方向上動(dòng)量守恒。但系統(tǒng)的動(dòng)量不一定守恒。,一人站在靜止于冰面的小車(chē)上，人與車(chē)的總質(zhì)量M70 kg，當(dāng)它接到一個(gè)質(zhì)

10、量m20 kg、以速度v05 m/s迎面滑來(lái)的木箱后，立即以相對(duì)于自己v5 m/s的速度逆著木箱原來(lái)滑行的方向推出，不計(jì)冰面阻力。則小車(chē)獲得的速度是多大？方向如何？,典例 2,答案：2.2m/s方向與木箱的初速度v0相同,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2如圖所示，進(jìn)行太空行走的宇航員A和B的質(zhì)量分別為80kg和100kg，他們攜手遠(yuǎn)離空間站，相對(duì)空間站的速度為0.1m/s。A將B向空間站方向輕推后，A的速度變?yōu)?.2m/s，求此時(shí)B的速度大小和方向。 答案：0.02m/s遠(yuǎn)離空間站方向 解析：根據(jù)動(dòng)量守恒，(mAmB)v0mAvAmBvB，代入數(shù) 據(jù)可解得vB0.02m/s，方向?yàn)殡x開(kāi)空間站方向。,沖擊擺的裝置是一

11、個(gè)用細(xì)線(xiàn)懸掛著的砂箱(如圖所示)，其過(guò)程為一粒質(zhì)量為m的彈丸以水平速度v擊中砂箱，彈丸陷入箱內(nèi)，使砂箱擺至某一高度。此過(guò)程中，子彈和砂箱組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒嗎？機(jī)械能守恒嗎？,探究三動(dòng)量守恒定律與機(jī)械能守恒定律的比較,提示：子彈射入砂箱的過(guò)程，動(dòng)量守恒，機(jī)械能不守恒；子彈和砂箱向上擺動(dòng)的過(guò)程，動(dòng)量不守恒，機(jī)械能守恒。,動(dòng)量守恒定律與機(jī)械能守恒定律的比較,特別提醒：(1)系統(tǒng)的動(dòng)量(機(jī)械能)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(dòng)過(guò)程有直接關(guān)系。 (2)對(duì)于涉及相互作用的系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題時(shí)，可綜合應(yīng)用動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律、動(dòng)能定理、能量守恒定律、功能關(guān)系列出相應(yīng)方程分析解答。,

12、典例 3,(1)小球的初速度v0的大??； (2)滑塊獲得的最大速度。 解析指導(dǎo)：(1)小球與滑塊相互作用的過(guò)程中水平方向上動(dòng)量守恒。 (2)該系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。 (3)小球從滑塊左端滑出時(shí)滑塊獲得的速度最大。 答案：(1)5m/s(2)2m/s,B,素 養(yǎng) 提 升,1尋找臨界狀態(tài) 題設(shè)情景中看是否有相互作用的兩物體相距最近、恰好滑離、避免相碰和物體開(kāi)始反向運(yùn)動(dòng)等臨界狀態(tài)。 2挖掘臨界條件 在與動(dòng)量相關(guān)的臨界問(wèn)題中，臨界條件常常表現(xiàn)為兩物體的相對(duì)速度關(guān)系與相對(duì)位移關(guān)系。,動(dòng)量守恒定律應(yīng)用中的臨界問(wèn)題,3常見(jiàn)類(lèi)型 (1)涉及彈簧類(lèi)的臨界問(wèn)題 對(duì)于由彈簧組成的系統(tǒng)，在物體間發(fā)生相互作用的過(guò)程中，當(dāng)彈

13、簧被壓縮到最短或拉伸到最長(zhǎng)時(shí)，彈簧兩端的兩個(gè)物體的速度必然相等。 (2)汲及相互作用邊界的臨界問(wèn)題 在物體滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的過(guò)程中，由于物體間彈力的作用，斜面在水平方向上將做加速運(yùn)動(dòng)，物體滑到斜面上最高點(diǎn)的臨界條件是物體與斜面沿水平方向具有共同的速度，物體到達(dá)斜面最高點(diǎn)時(shí)，在豎直方向上的分速度等于零。,(3)子彈打木塊類(lèi)的臨界問(wèn)題 子彈剛好擊穿木塊的臨界條件為子彈穿出時(shí)的速度與木塊的速度相同，子彈位移為木塊位移與木塊厚度之和。,如圖所示，甲、乙兩個(gè)小孩各乘一輛冰車(chē)在水平冰面上游戲。甲和他的冰車(chē)的質(zhì)量共為M30kg，乙和他的冰車(chē)總質(zhì)量也是30kg，游戲時(shí)，甲推著一個(gè)質(zhì)量為m15k

14、g的箱子，和他一起以大小為v02.0m/s的速度滑行，乙以同樣大小的速度迎面滑來(lái)，為了避免相撞，甲突然將箱子沿冰面推給乙，箱子滑到乙處時(shí)乙迅速把它抓住。若不計(jì)冰面的摩擦力，求甲至少要以多大的速度(相對(duì)于地面)將箱子推出，才能避免與乙相撞。,案 例,解析：如圖所示，在甲推出箱子的過(guò)程中，甲和箱子組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒。乙接到箱子并和乙一起運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，乙和箱子組成的系統(tǒng)動(dòng)量也是守恒的，分別選甲、箱子為研究對(duì)象，箱子、乙為研究對(duì)象求解。要想剛好避免相撞，要求乙抓住箱子后與甲的速度正好相等。 設(shè)甲推出箱子后的速度為v1，箱子的速度為v，乙抓住箱子后的速度v2。 對(duì)甲和箱子，推箱子前后動(dòng)量守恒，以初速度方向?yàn)檎?，由?dòng)量守恒定律：(Mm)v0mvMv1,對(duì)乙和箱子，抓住箱子前后動(dòng)量守恒，以箱子初速方向?yàn)檎蓜?dòng)量守恒定律有： mvMv0(mM)v2 剛好不相撞的條件是：v1v2 聯(lián)立解得：v5.2m/s，方向與甲和箱子初速的方向一致。 答案：5.2m/s，方向與甲的初速度方向相同 解題指導(dǎo)： 本題從動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用角度看并不難，但需對(duì)兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)關(guān)系分析清楚(乙和箱子、甲的運(yùn)動(dòng)關(guān)系如何，才能不相撞)。這就需要我們要將“不相撞”的實(shí)際要求轉(zhuǎn)化為物理?xiàng)l件，即：甲、乙可以同方向運(yùn)動(dòng)，但只要乙的速度不小于甲的速度，就不可能相撞。,