高中物理 第16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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成才之路 物理 路漫漫其修遠(yuǎn)兮吾將上下而求索 人教版 選修3 5 動(dòng)量守恒定律 第十六章 第三節(jié)動(dòng)量守恒定律 第十六章 有兩位同學(xué)原來(lái)靜止在滑冰場(chǎng)上 不論誰(shuí)推誰(shuí)一下 如圖 兩個(gè)人都會(huì)向相反方向滑去 他們的動(dòng)量都發(fā)生了變化 兩個(gè)人本來(lái)都沒有動(dòng)量 現(xiàn)在都有了動(dòng)量 他們的動(dòng)量變化服從什么規(guī)律呢 現(xiàn)在來(lái)探究這個(gè)規(guī)律 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 系統(tǒng) 內(nèi)力和外力 系統(tǒng) 內(nèi)部 以外 以內(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) 常寫成 p1 p2 或m1v1 m2v2 3 適用條件系統(tǒng)不受 或者所受 之和為零 動(dòng)量守恒定律 外力 外力 p1 p2 m1v1 m2v2 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 它適用于目前為止物理學(xué)研究的 領(lǐng)域 動(dòng)量守恒定律的普適性 一切 一 對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解1 研究對(duì)象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 表達(dá)式a p p 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 m2v2 m1v 1 m2v 2 b p1 p2 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 c p 0 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)量守恒定律的 五性 1 條件性 動(dòng)量守恒定律是有條件的 應(yīng)用時(shí)一定要首先判斷系統(tǒng)是否滿足守恒條件 a 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 b 系統(tǒng)雖然受到了外力的作用 但所受外力的和 即合外力為零 象光滑水平面上兩物體的碰撞就是這種情形 兩物體所受的重力和支持力的合力為零 c 系統(tǒng)所受的外力遠(yuǎn)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(dòng)量近似守恒 拋出去的手榴彈在空中爆炸的瞬間 彈片所受火藥的內(nèi)力遠(yuǎn)大于其重力 重力完全可以忽略不計(jì) 動(dòng)量近似守恒 d 系統(tǒng)所受的合外力不為零 即F外 0 但在某一方向上合外力為零 Fx 0或Fy 0 則系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒 e 系統(tǒng)受外力 但在某一方向上內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力 也可認(rèn)為在這一方向上系統(tǒng)的動(dòng)量守恒 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p p1 p2 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) 不僅適用于宏觀物體組成的系統(tǒng) 也適用于微觀粒子組成的系統(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足時(shí) 要注意對(duì)實(shí)際過(guò)程的理想化 答案 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 車就向左運(yùn)動(dòng) 舉起錘頭時(shí) 錘頭向左運(yùn)動(dòng) 車就向右運(yùn)動(dòng) 用錘頭連續(xù)敲擊時(shí) 車只是左右運(yùn)動(dòng) 一旦錘頭不動(dòng) 車就會(huì)停下來(lái) 所以車不能持續(xù)向右運(yùn)動(dòng) 二 應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的基本步驟1 分析題意 合理地選取研究對(duì)象 明確系統(tǒng)是由哪幾個(gè)物體組成的 2 分析系統(tǒng)的受力情況 分清內(nèi)力和外力 判斷系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒 3 確定所研究的作用過(guò)程 選取的過(guò)程應(yīng)包括系統(tǒng)的已知狀態(tài)和未知狀態(tài) 通常為初態(tài)到末態(tài)的過(guò)程 這樣才能列出對(duì)解題有用的方程 4 對(duì)于物體在相互作用前后運(yùn)動(dòng)方向都在一條直線上的問題 設(shè)定正方向 各物體的動(dòng)量方向可以用正 負(fù)號(hào)表示 5 建立動(dòng)量守恒方程 代入已知量求解 動(dòng)量是否守恒的判斷 D 無(wú)論是否同時(shí)放手 只要兩手都放開后 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)量不一定為零解析 當(dāng)兩手同時(shí)放開時(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_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 先放開左手 左邊的小車就向左運(yùn)動(dòng) 當(dāng)再放開右手后 系統(tǒng)所受合外力為零 故系統(tǒng)的動(dòng)量守恒 放開右手時(shí)總動(dòng)量方向向左 放開右手后總動(dòng)量方向也向左 故選項(xiàng)B錯(cuò)而C D正確 綜合上述分析可知選項(xiàng)A C D正確 答案 ACD A 僅當(dāng)A B與平板車上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)之比為 A B 2 3時(shí) A B C組成系統(tǒng)的動(dòng)量才守恒B 無(wú)論A B與平板車上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是否相同 A B C組成系統(tǒng)的動(dòng)量都守恒C 因?yàn)镕1 F2等大反向 故A B組成的系統(tǒng)的機(jī)械能守恒D 若A B與小車C上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同 則C與B的運(yùn)動(dòng)方向相同答案 B 解析 取A B C組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象 當(dāng)施加等大反向的水平恒力時(shí) 該系統(tǒng)所受的合外力為零 系統(tǒng)的動(dòng)量守恒 故A錯(cuò)B對(duì) 因F1 F2對(duì)A B做正功 故A B組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加 C錯(cuò) 若動(dòng)摩擦因數(shù)相同 則摩擦力fA fB 故C與A運(yùn)動(dòng)的方向相同 所以選項(xiàng)D錯(cuò)誤 動(dòng)量守恒的應(yīng)用 解析 1 A與B碰后瞬間 C的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)未變 B速度最大 由A B系統(tǒng)動(dòng)量守恒 取向右為正方向 有 mAv0 0 mAvA mBvB代入數(shù)據(jù)得 vB 4m s 2 B與C相互作用使B減速 C加速 由于B板足夠長(zhǎng) 所以B和C能達(dá)到相同速度 二者共速后 C速度最大 由B C系統(tǒng)動(dòng)量守恒 有mBvB 0 mB mC vC代入數(shù)據(jù)得 vC 3 2m s答案 1 4m s 2 3 2m s 答案 0 02m s遠(yuǎn)離空間站方向解析 根據(jù)動(dòng)量守恒 mA mB v0 mAvA mBvB 代入數(shù)據(jù)可解得vB 0 02m s 方向?yàn)殡x開空間站方向 動(dòng)量守恒的臨界問題 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?由動(dòng)量守恒定律 M m v0 mv Mv1 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?由動(dòng)量守恒定律有 mv Mv0 m M v2 剛好不相撞的條件是 v1 v2 聯(lián)立 解得 v 5 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 點(diǎn)評(píng) 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 答案 3次 正確答案 B