高中物理 1.4 動量守恒定律的應用(第1課時)課件 教科版選修3-5 .ppt
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,,第一章 碰撞與動量守恒,1.3 動量守恒定律的應用 第一課時,1.認識系統(tǒng)、內(nèi)力、外力,認識和理解動量守恒定律. 2.會應用動量守恒定律解決生產(chǎn)、生活中的簡單問題. 3.了解動量守恒定律的普遍適用性和動量守恒定律適用范圍的局限性.,學習目標定位,,,,,學習探究區(qū),一、動量守恒定律,二、動量守恒定律的簡單應用,一、動量守恒定律,問題設計,,如圖1所示,在水平桌面上做勻速運動的 兩個小球,質(zhì)量分別為m1和m2,沿著同 一直線向相同的方向運動,速度分別是v1和v2,且v2v1.當?shù)诙€小球追上第一個小球時兩小球發(fā)生碰撞,碰撞后兩小球的速度分別為v1′和v2′.,圖1,試用牛頓第二定律和牛頓第三定律推導兩小球碰前總動量m1v1+m2v2與碰后總動量m1v1′+m2v2′的關系.,解析 設碰撞過程中兩小球間的作用力分別為F1、F2,加速度分別為a1、a2,相互作用時間為t 根據(jù)牛頓第二定律 F1=m1a1,F(xiàn)2=m2a2, 由加速度定義有 a1= ,a2= .,由上述方程可得 F1t=m1(v1′-v1),F(xiàn)2t=m2(v2′-v2). 因為F1與F2是兩小球間的相互作用力,根據(jù)牛頓第三定律,F(xiàn)1=-F2,則有:m1v1′-m1v1=m2v2-m2v2′, 即m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′, 此式表明兩小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式. 答案 見解析,要點提煉,,1.動量守恒定律的數(shù)學表達式 (1)p=p′(系統(tǒng)內(nèi)物體相互作用前總動量p等于相互作用后總動量p′) (2)m1v1+m2v2= (適用于作用前后都運動的兩個物體組成的系統(tǒng)) (3)Δp= (系統(tǒng)的總動量增量為零) (4)Δp1=-Δp2(系統(tǒng)內(nèi)兩個物體的動量增量大小相等,方向相反),m1v1′+m2v2′,0,2.動量守恒定律的研究對象 兩個或兩個以上的物體組成的 . 3.動量守恒條件 (1)系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的 . (2)系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零,但系統(tǒng)外力 系統(tǒng)內(nèi)力,如碰撞問題中的摩擦力,爆炸過程中的重力等外力比起相互作用的內(nèi)力小得多,外力可以忽略不計.,系統(tǒng),合力為零,遠遠小于,,(3)系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零,但在某個方向上的分量為零,則在 系統(tǒng)的總動量的分量保持不變.,該方向上,例1 光滑水平面上A、B兩小車間有一 彈簧,如圖2所示,用手抓住兩小車并將 彈簧壓縮后使兩小車處于靜止狀態(tài).將兩 小車及彈簧看做一個系統(tǒng),下列說法正確的是( ) A.兩手同時放開后,系統(tǒng)總動量始終為零 B.先放開左手,再放開右手后,動量不守恒 C.先放開左手,后放開右手,總動量向左 D.無論何時放手,兩手放開后,在彈簧恢復原長的過程中, 系統(tǒng)總動量都保持不變,但系統(tǒng)的總動量不一定為零,圖2,解析 A項,在兩手同時放開后,水平方向無外力作用,只有彈簧的彈力(內(nèi)力),故動量守恒,即系統(tǒng)的總動量始終為零. B項,先放開左手,再放開右手后,兩手對系統(tǒng)都無作用力之后的那一段時間,系統(tǒng)所受合外力為零,即動量是守恒的. C項,先放開左手,系統(tǒng)在右手作用下,產(chǎn)生向左的沖量,故有向左的動量,再放開右手后,系統(tǒng)的動量仍守恒,即此后的總動量向左.,D項,無論何時放開手,只要是兩手都放開就滿足動量守恒的條件,即系統(tǒng)的總動量保持不變.若同時放開,那么作用后系統(tǒng)的總動量就等于放手前的總動量,即為零;若兩手先后放開,那么兩手都放開后的總動量也是守恒的,但不為零. 答案 ACD,針對訓練 試判斷下列作用過程中系統(tǒng)的動量是否守恒? A.如圖3(a)所示,水平地面上有一大炮,斜向上發(fā)射一枚彈丸的過程; B.如圖3(b)所示,粗糙水平面上有兩個物體壓緊它們之間的一根輕彈簧,在輕彈簧彈開的過程中; C.如圖3(c)所示,光滑水平面上有一斜面體,將另一物體從斜面體的頂端釋放,在物體下滑的過程中;,圖3,解析 對于(a)來說,大炮發(fā)射彈丸的過程中,彈丸加速上升,系統(tǒng)處于超重狀態(tài),地面對于系統(tǒng)向上的支持力大于系統(tǒng)的重力,所以系統(tǒng)在豎直方向上動量不守恒,但在水平方向上系統(tǒng)受到的地面給炮身的阻力遠小于火藥爆炸過程中的內(nèi)力,故系統(tǒng)在水平方向上動量守恒.,答案 A.系統(tǒng)動量不守恒,但水平方向動量守恒.,解析 對于(b)來說,在彈簧彈開的過程中,地面給兩物體的摩擦力方向相反且是外力,若兩個摩擦力大小相等,則系統(tǒng)無論在水平方向上還是在豎直方向上所受合外力都為零,則系統(tǒng)動量守恒;若兩個物體受到的摩擦力大小不相等,則系統(tǒng)動量不守恒. 答案 B.無法判斷.,解析 對于(c)來說,物體在斜面體上加速下滑的過程處于失重狀態(tài),系統(tǒng)在豎直方向上受到的合外力豎直向下,系統(tǒng)的動量增加,不守恒.而在水平方向上系統(tǒng)不受外力作用,故系統(tǒng)在水平方向上動量守恒. 答案 C.系統(tǒng)動量不守恒,但水平方向動量守恒.,返回,要點提煉,,二、動量守恒定律的簡單應用,應用動量守恒定律解題的基本思路: (1)找:找研究對象(系統(tǒng)包括哪幾個物體)和研究的過程; (2)析:進行受力分析,判斷系統(tǒng)動量是否守恒(或在某一方向是否守恒); (3)定:規(guī)定正方向,確定初末狀態(tài)動量正負號,畫好分析圖;,(4)列:由動量守恒定律列式; (5)算:合理進行運算,得出最后的結果,并對結果進行討論.,例2 質(zhì)量為3 kg的小球A在光滑水平面上以6 m/s的速度向右運動,恰遇上質(zhì)量為5 kg以4 m/s的速度向左運動的小球B,碰撞后B球恰好靜止,求碰撞后A球的速度.,解析 兩小球在光滑水平面上運動,碰撞過程中系統(tǒng)所受合外力為零,系統(tǒng)動量守恒.取A球初速度方向為正方向 初狀態(tài):vA=6 m/s,vB=-4 m/s 末狀態(tài):vB′=0,vA′=?(待求),根據(jù)動量守恒定律,有 mAvA+mBvB=mAvA′, 得vA′= =-0.67 m/s 答案 0.67 m/s,方向向左,例3 質(zhì)量M=100 kg的小船靜止在水面上,船首站著質(zhì)量m甲=40 kg的游泳者甲,船尾站著質(zhì)量m乙=60 kg的游泳者乙,船首指向左方,若甲、乙兩游泳者在同一水平線上,甲朝左、乙朝右以3 m/s的速率躍入水中,則( ) A.小船向左運動,速率為1 m/s B.小船向左運動,速率為0.6 m/s C.小船向右運動,速率大于1 m/s D.小船仍靜止,解析 設水平向右為正方向,兩游泳者同時跳離小船后小船的速度為v,根據(jù)甲、乙兩游泳者和小船組成的系統(tǒng)動量守恒有-m甲v甲+m乙v乙+Mv=0,代入數(shù)據(jù),可得v=-0.6 m/s,其中負號表示小船向左運動,所以選項B正確. 答案 B,返回,,,,自我檢測區(qū),1,2,3,4,1,2,3,4,1.把一支槍水平固定在小車上,小車放在光滑的水平面上,槍發(fā)射出一顆子彈時,關于槍、子彈和車,下列說法中正確的是( ) A.槍和子彈組成的系統(tǒng)動量守恒 B.槍和小車組成的系統(tǒng)動量守恒 C.三者組成的系統(tǒng)因為槍彈和槍筒之間的摩擦力很小,使 系統(tǒng)的動量變化很小,可忽略不計,故系統(tǒng)動量近似守恒 D.三者組成的系統(tǒng)動量守恒,因為系統(tǒng)只受重力和地面支 持力這兩個外力作用,這兩個外力的合力為零,1,2,3,4,解析 由于槍水平放置,故三者組成的系統(tǒng)除受重力和支持力(兩外力平衡)外,無其他外力,動量守恒.子彈和槍筒之間的力應為系統(tǒng)的內(nèi)力,對系統(tǒng)的總動量沒有影響.故選項C錯誤. 分開槍和小車,則槍和子彈組成的系統(tǒng)受到小車對其的外力作用,小車和槍組成的系統(tǒng)受到子彈對其外力作用,動量都不守恒,正確答案為選項D. 答案 D,1,2,3,4,2.水平面上質(zhì)量分別為0.1 kg和0.2 kg的物體相向運動,過一段時間則要相碰,它們與水平面的動摩擦因數(shù)分別為0.2和0.1.假定除碰撞外,在水平方向這兩個物體只受摩擦力作用,則碰撞過程中這兩個物體組成的系統(tǒng)( ) A.動量不守恒 B.動量守恒 C.動量不一定守恒 D.以上都有可能,1,2,3,4,解析 選取這兩個相向運動的物體為一個系統(tǒng),這兩個物體受到的重力與支持力平衡,受到的兩個摩擦力方向相反,大小根據(jù)計算都是0.02 N,所以系統(tǒng)受到的外力之和為零,系統(tǒng)的動量守恒.所以本題選B. 答案 B,1,2,3,4,3.如圖4所示,質(zhì)量為M的小車置于光滑的水平面上,小車的上表面粗糙,有一質(zhì)量為m的木塊以初速度v0水平地滑至小車的上表面,若小車足夠長,則( ),圖4,1,2,3,4,A.木塊的最終速度為 v0 B.由于小車上表面粗糙,小車和木塊所組成的系統(tǒng)動量 不守恒 C.小車上表面越粗糙,木塊減少的動量越多 D.小車上表面越粗糙,小車獲得的動量越多,1,2,3,4,解析 由m和M組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒易得A正確; m和M動量的變化與小車上表面的粗糙程度無關,因為小車足夠長,最終各自的動量與摩擦力大小都無關. 答案 A,1,2,3,4,4.如圖5所示,質(zhì)量為M的小車靜止在光滑 水平地面上,車上有n個質(zhì)量均為m的小球, 現(xiàn)用兩種方式將小球相對于地面以相同的恒 定速度v向右水平拋出,一種是一起拋出,拋出后小車速度為________,另一種是一個接著一個地拋出,拋出后小車的速度為________.,圖5,1,2,3,4,解析 由于拋出的小球相對地面速度相同,動量就相同,這樣一個接一個地拋出和一起拋出,系統(tǒng)向右運動的總動量增加量相同, 由于系統(tǒng)動量守恒,故系統(tǒng)向左增加的動量也相同,這樣的問題可以把一個接一個的拋出合并起來,當作一次拋出來計算. nmv=Mv1 v1=,1,2,3,4,一起拋出時小車的速度為 , 一個接一個地拋出時, 小車的速度仍為 . 答案,- 配套講稿:
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