高中物理 1.4 動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用（第1課時(shí)）課件 教科版選修3-5 .ppt

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,,第一章 碰撞與動(dòng)量守恒,1.3 動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用 第一課時(shí),1.認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、內(nèi)力、外力，認(rèn)識(shí)和理解動(dòng)量守恒定律. 2.會(huì)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決生產(chǎn)、生活中的簡(jiǎn)單問(wèn)題. 3.了解動(dòng)量守恒定律的普遍適用性和動(dòng)量守恒定律適用范圍的局限性.,學(xué)習(xí)目標(biāo)定位,,,,,學(xué)習(xí)探究區(qū),一、動(dòng)量守恒定律,二、動(dòng)量守恒定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用,一、動(dòng)量守恒定律,問(wèn)題設(shè)計(jì),,如圖1所示，在水平桌面上做勻速運(yùn)動(dòng)的 兩個(gè)小球，質(zhì)量分別為m1和m2，沿著同 一直線向相同的方向運(yùn)動(dòng)，速度分別是v1和v2，且v2v1.當(dāng)?shù)诙€(gè)小球追上第一個(gè)小球時(shí)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(dǎo)兩小球碰前總動(dòng)量m1v1＋m2v2與碰后總動(dòng)量m1v1′＋m2v2′的關(guān)系.,解析 設(shè)碰撞過(guò)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(shí)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?yàn)镕1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(dòng)量等于相互作用后的總動(dòng)量，這就是動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式. 答案 見(jiàn)解析,要點(diǎn)提煉,,1.動(dòng)量守恒定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式 (1)p＝p′(系統(tǒng)內(nèi)物體相互作用前總動(dòng)量p等于相互作用后總動(dòng)量p′) (2)m1v1＋m2v2＝ (適用于作用前后都運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)) (3)Δp＝ (系統(tǒng)的總動(dòng)量增量為零) (4)Δp1＝－Δp2(系統(tǒng)內(nèi)兩個(gè)物體的動(dòng)量增量大小相等，方向相反),m1v1′＋m2v2′,0,2.動(dòng)量守恒定律的研究對(duì)象 兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體組成的 . 3.動(dòng)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(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，外力可以忽略不計(jì).,系統(tǒng),合力為零,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于,,(3)系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零，但在某個(gè)方向上的分量為零，則在 系統(tǒng)的總動(dòng)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?fàn)顟B(tài).將兩 小車及彈簧看做一個(gè)系統(tǒng)，下列說(shuō)法正確的是( ) 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，再放開(kāi)右手后，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)論何時(shí)放手，兩手放開(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,圖2,解析 A項(xiàng)，在兩手同時(shí)放開(kāi)后，水平方向無(wú)外力作用，只有彈簧的彈力(內(nèi)力)，故動(dòng)量守恒，即系統(tǒng)的總動(dòng)量始終為零. B項(xiàng)，先放開(kāi)左手，再放開(kāi)右手后，兩手對(duì)系統(tǒng)都無(wú)作用力之后的那一段時(shí)間，系統(tǒng)所受合外力為零，即動(dòng)量是守恒的. C項(xiàng)，先放開(kāi)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(dòng)量，再放開(kāi)右手后，系統(tǒng)的動(dòng)量仍守恒，即此后的總動(dòng)量向左.,D項(xiàng)，無(wú)論何時(shí)放開(kāi)手，只要是兩手都放開(kāi)就滿足動(dòng)量守恒的條件，即系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變.若同時(shí)放開(kāi)，那么作用后系統(tǒng)的總動(dòng)量就等于放手前的總動(dòng)量，即為零；若兩手先后放開(kāi)，那么兩手都放開(kāi)后的總動(dòng)量也是守恒的，但不為零. 答案 ACD,針對(duì)訓(xùn)練 試判斷下列作用過(guò)程中系統(tǒng)的動(dòng)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(guò)程； B.如圖3(b)所示，粗糙水平面上有兩個(gè)物體壓緊它們之間的一根輕彈簧，在輕彈簧彈開(kāi)的過(guò)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(guò)程中；,圖3,解析 對(duì)于(a)來(lái)說(shuō)，大炮發(fā)射彈丸的過(guò)程中，彈丸加速上升，系統(tǒng)處于超重狀態(tài)，地面對(duì)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(dòng)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(yuǎn)小于火藥爆炸過(guò)程中的內(nèi)力，故系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒.,答案 A.系統(tǒng)動(dòng)量不守恒，但水平方向動(dòng)量守恒.,解析 對(duì)于(b)來(lái)說(shuō)，在彈簧彈開(kāi)的過(guò)程中，地面給兩物體的摩擦力方向相反且是外力，若兩個(gè)摩擦力大小相等，則系統(tǒng)無(wú)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(dòng)量守恒；若兩個(gè)物體受到的摩擦力大小不相等，則系統(tǒng)動(dòng)量不守恒. 答案 B.無(wú)法判斷.,解析 對(duì)于(c)來(lái)說(shuō)，物體在斜面體上加速下滑的過(guò)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(dòng)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(dòng)量守恒. 答案 C.系統(tǒng)動(dòng)量不守恒，但水平方向動(dòng)量守恒.,返回,要點(diǎn)提煉,,二、動(dòng)量守恒定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用,應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的基本思路： (1)找：找研究對(duì)象(系統(tǒng)包括哪幾個(gè)物體)和研究的過(guò)程； (2)析：進(jìn)行受力分析，判斷系統(tǒng)動(dòng)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(dòng)量正負(fù)號(hào)，畫(huà)好分析圖；,(4)列：由動(dòng)量守恒定律列式； (5)算：合理進(jìn)行運(yùn)算，得出最后的結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)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(yùn)動(dòng)，恰遇上質(zhì)量為5 kg以4 m/s的速度向左運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，碰撞過(guò)程中系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動(dòng)量守恒.取A球初速度方向?yàn)檎较?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(dòng)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(yùn)動(dòng)，速率為1 m/s B.小船向左運(yùn)動(dòng)，速率為0.6 m/s C.小船向右運(yùn)動(dòng)，速率大于1 m/s D.小船仍靜止,解析 設(shè)水平向右為正方向，兩游泳者同時(shí)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(dòng)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(fù)號(hào)表示小船向左運(yùn)動(dòng)，所以選項(xiàng)B正確. 答案 B,返回,,,,自我檢測(cè)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(shí)，關(guān)于槍、子彈和車，下列說(shuō)法中正確的是( ) A.槍和子彈組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 B.槍和小車組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 C.三者組成的系統(tǒng)因?yàn)闃審椇蜆屚仓g的摩擦力很小，使 系統(tǒng)的動(dòng)量變化很小，可忽略不計(jì)，故系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒 D.三者組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，因?yàn)橄到y(tǒng)只受重力和地面支 持力這兩個(gè)外力作用，這兩個(gè)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(wú)其他外力，動(dòng)量守恒.子彈和槍筒之間的力應(yīng)為系統(tǒng)的內(nèi)力，對(duì)系統(tǒng)的總動(dòng)量沒(méi)有影響.故選項(xiàng)C錯(cuò)誤. 分開(kāi)槍和小車，則槍和子彈組成的系統(tǒng)受到小車對(duì)其的外力作用，小車和槍組成的系統(tǒng)受到子彈對(duì)其外力作用，動(dòng)量都不守恒，正確答案為選項(xiàng)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(yùn)動(dòng)，過(guò)一段時(shí)間則要相碰，它們與水平面的動(dòng)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(gè)物體只受摩擦力作用，則碰撞過(guò)程中這兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)( ) A.動(dòng)量不守恒 B.動(dòng)量守恒 C.動(dòng)量不一定守恒 D.以上都有可能,1,2,3,4,解析 選取這兩個(gè)相向運(yùn)動(dòng)的物體為一個(gè)系統(tǒng)，這兩個(gè)物體受到的重力與支持力平衡，受到的兩個(gè)摩擦力方向相反，大小根據(jù)計(jì)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(dòng)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(zhǎng)，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(dòng)量 不守恒 C.小車上表面越粗糙，木塊減少的動(dòng)量越多 D.小車上表面越粗糙，小車獲得的動(dòng)量越多,1,2,3,4,解析 由m和M組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒易得A正確； m和M動(dòng)量的變化與小車上表面的粗糙程度無(wú)關(guān)，因?yàn)樾≤囎銐蜷L(zhǎng)，最終各自的動(dòng)量與摩擦力大小都無(wú)關(guān). 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(gè)質(zhì)量均為m的小球， 現(xiàn)用兩種方式將小球相對(duì)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_(kāi)_______，另一種是一個(gè)接著一個(gè)地拋出，拋出后小車的速度為_(kāi)_______.,圖5,1,2,3,4,解析 由于拋出的小球相對(duì)地面速度相同，動(dòng)量就相同，這樣一個(gè)接一個(gè)地拋出和一起拋出，系統(tǒng)向右運(yùn)動(dòng)的總動(dòng)量增加量相同， 由于系統(tǒng)動(dòng)量守恒，故系統(tǒng)向左增加的動(dòng)量也相同，這樣的問(wèn)題可以把一個(gè)接一個(gè)的拋出合并起來(lái)，當(dāng)作一次拋出來(lái)計(jì)算. nmv＝Mv1 v1＝,1,2,3,4,一起拋出時(shí)小車的速度為 ， 一個(gè)接一個(gè)地拋出時(shí)， 小車的速度仍為 . 答案,