陜西省安康市石泉縣高中物理 第1章 碰撞與動量守恒 1.2 探究動量守恒定律課件 滬科版選修3-5.ppt

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,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第一章碰撞與動量守恒,第２節(jié)探究動量守恒定律,,2、能夠區(qū)分系統(tǒng)、內力和外力。,3、能夠自行推導動量守恒定律的表達式。,4、了解動量守恒定律的普適性和牛頓運動定律適用范圍的局限性。,5、深刻理解動量守恒定律，練習用動量守恒定律解決實際問題。,1、明確探究物體碰撞時動量的變化規(guī)律，掌握實驗數(shù)據(jù)處理的方法,她能跳上岸嗎？,很不幸，她落水了。,估計到岸邊只有1.5m。,我平時立定跳遠都是2m多呢。,跳,??！,我怎么會跳到水里去了呢？,???,問題1：這位自信的同學為什么會掉到水里呢？,問題2：小球碰撞時，他們的動量變化遵守怎樣的規(guī)律呢？,,,,,,,,,m1,m2,,,實驗探究——探究物體碰撞時動量的變化規(guī)律,建立模型：實驗必須保證碰撞是一維的，即兩個物體在碰撞之前沿同一直線運動，碰撞之后還沿同一直線運動，且方向同向為正，反向為負；這種情況叫做一維碰撞。,在一維碰撞的情況下，兩個物體碰撞前后的動量有什么規(guī)律呢？,問題3：如何探究物體碰撞時動量的變化規(guī)律？,問題5：怎樣測量物體的質量呢？,用天平測量物體的質量；,速度的測量：可以充分利用所學的運動學知識，如利用勻速運動、平拋運動，并借助于斜槽、氣墊導軌、打點計時器和紙帶等來達到實驗目的和控制實驗條件。,問題6：怎樣測量物體的速度呢？,問題4：實驗室如何測量兩個物體碰撞前后的動量呢？,質量?,速度?,測速原理1：光電門測速,測出滑塊經(jīng)過光電門的時間t，擋光條的寬度為L，,,則滑塊勻速運動的速度為,θ,β,測速原理2：單擺測速,,,,設擺繩長為L，測出擺角θ和β，機械能守恒可得速度為,測出相鄰計數(shù)點間的距離Δx，,,測速原理3：打點計時器測速,可得速度為,相鄰計數(shù)點間的時間Δt，,還有其他方案嗎？,分析頻閃照片中A、B滑塊碰撞前后的位置情況，設頻閃時間間隔為Δt，可得速度為,,測速原理4：頻閃照片測速,測出碰撞前后各球落點到O間的距離xOP、xOM、xON，各球空中運動時間均相同，設為Δt，可得速度為,為防止碰撞中A球反彈，有:mA＞mB,落點確定：,測速原理5：平拋測速,,,m2,m1,系統(tǒng)：有相互作用的兩個（或兩個以上）物體構成一個系統(tǒng),內力：系統(tǒng)中相互作用的各物體之間的相互作用力,外力：外部其他物體對系統(tǒng)的作用力,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,系統(tǒng),內力,外力,問題7：如何理解系統(tǒng)內力和外力，舉例說明？,,m2,m1,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,光滑,問題8：試用牛頓運動定律推導兩物體碰撞前后的總動量的關系？,你還有其他的推導方法嗎？,,m2,m1,,,,,,,,,,,,,光滑,問題9：試用動量定理推導兩物體碰撞前后的總動量的關系？,問題10：觀看視頻，你有何感想？,如果一個系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。這就是動量守恒定律。,1、內容,2、表達式,3、適用條件,,(1)系統(tǒng)不受外力；(理想條件),(2)系統(tǒng)受到外力，但外力的合力為零；(實際條件),(3)系統(tǒng)所受外力合力不為零，但系統(tǒng)內力遠大于外力，外力相對來說可以忽略不計，因而系統(tǒng)動量近似守恒；(近似條件）,(4)系統(tǒng)總的來看雖不符合以上三條中的任何一條，但在某一方向上符合以上三條中的某一條，則系統(tǒng)在這一方向上動量守恒.(單向條件),問題11：對動量守恒定律的理解？,,,,審題指導,③本題中研究的是哪一個過程？該過程的初狀態(tài)和末狀態(tài)分別是什么？,①本題中相互作用的系統(tǒng)是什么？,②分析系統(tǒng)受到哪幾個外力的作用？是否符合動量守恒的條件？,碰撞前、后,地面摩擦力和空氣阻力,遠小于內力,動量守恒,系統(tǒng),內力,外力,,如圖所示，一只質量為5.4kg的保齡球，撞上一只質量為1.7kg、原來靜止的球瓶，此后球瓶以3.0m/s的速度向前飛出，而保齡球以1.8m/s的速度繼續(xù)向前運動，求保齡球碰撞前的運動速度。,問題12：處理課本案例，歸納如何動量守恒定律進行解題？,,,,如圖所示，一只質量為5.4kg的保齡球，撞上一只質量為1.7kg、原來靜止的球瓶，此后球瓶以3.0m/s的速度向前飛出，而保齡球以1.8m/s的速度繼續(xù)向前運動，求保齡球碰撞前的運動速度。,解析,沿保齡球碰撞前的運動方向建立坐標軸，有,碰撞前保齡球的總動量為,碰撞后保齡球的總動量為,由動量守恒定律可得：,所以,代入數(shù)值，得,問題12：處理課本案例，歸納如何動量守恒定律進行解題？,⑴找：找研究對象(系統(tǒng)包括那幾個物體)和研究過程；⑵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)；⑶定：規(guī)定正方向，確定初末狀態(tài)動量正負號，畫好分析圖；⑷列：由動量守恒定律列方程；⑸算：合理進行運算，得出最后的結果，并對結果進行分析。,應用動量守恒定律解題的基本步驟和方法,問題12：處理案例，歸納如何動量守恒定律進行解題？,問題13：用動量守恒定律與牛頓運動定律兩種方法解題并進行比較？,如圖所示，質量mB=1kg的平板小車B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左勻速運動．當t=0時，質量mA=2kg的小鐵塊A以v2=2m/s的速度水平向右滑上小車，A與小車間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2。若A最終沒有滑出小車，取水平向右為正方向，g＝10m/s2，求：A在小車上停止運動時，小車的速度大小。,A在小車上停止運動時，A、B以共同速度運動，設其速度為v，取水平向右為正方向，,解析,用動量守恒定律,方法一：,mAv2-mBv1=(mA+mB)v,由動量守恒定律得,解得，v=lm／s,,問題13：用動量守恒定律與牛頓運動定律兩種方法解題并進行比較？,如圖所示，質量mB=1kg的平板小車B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左勻速運動．當t=0時，質量mA=2kg的小鐵塊A以v2=2m/s的速度水平向右滑上小車，A與小車間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2。若A最終沒有滑出小車，取水平向右為正方向，g＝10m/s2，求：A在小車上停止運動時，小車的速度大小。,解析,設小車的加速度為a1，小鐵塊的加速度為a2，運動時間為t；,方法二:,用牛頓運動定律,,,所以v1+a1t=v2-a2t解得：t＝0.5s,由牛頓運動定律得：,得：v=v1-a1t=1+40.5=1m/s,1、動量守恒定律只涉及過程始末兩個狀態(tài),與過程中力的細節(jié)無關。2、動量守恒定律不僅適用于宏觀、低速問題，而且適用于高速、微觀的問題。3、動量守恒定律是一個獨立的實驗規(guī)律,它適用于目前為止物理學研究的一切領域。,動量守恒定律的普適性,問題13：用動量守恒定律與牛頓運動定律兩種方法解題并進行比較？,牛頓運動定律解決問題要涉及整個過程的力。,這些領域，牛頓運動定律不在適用。,,,,,,,,,,,ABD,,,=1.4%,,,<4%,保持不變,最大誤差,,解析,課堂練習1,,,,,,,,,某同學設計了一個用打點計時器探究碰撞過程中不變量的實驗：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運動．然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運動，他設計的具體裝置如圖所示．在小車A后連著紙帶，電磁打點計時器電源頻率為50Hz，測得小車A的質量(包括橡皮泥)為310g，小車B的質量為205g，計算可知，兩小車相互作用前質量與速度的乘積之和為_______kgm/s；兩小車相互作用以后質量與速度的乘積之和為_______kgm/s(保留三位有效數(shù)字)。兩結果不完全相等的主要原因是______________________________________________,0.620,0.618,紙帶與打點計時器的限位孔及小車與木板間有摩擦。,,,t2=7T=0.14s,t1=5T=0.10s,小車的A速度,,AB相碰并粘合成一體速度,,mAv1=0.3102kgm/s=0.620kgm/s,(mA+mB)v2=(0.310+0.205)1.2kgm/s=0.618kgm/s,解析,課堂練習2,,一輛平板車停止在光滑水平面上，車上一人用大錘敲打車的左端，如下圖所示，在錘的連續(xù)敲打下，這輛平板車將()A、左右來回運動B、向左運動C、向右運動D、靜止不動,A,課堂練習3,解析,對人、鐵錘和平板車組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)外力之和為0，系統(tǒng)總動量守恒。,當錘頭打下去時，錘頭向右運動，車就向左運動；舉起錘頭，錘頭向左運動，車就向右運動；連續(xù)敲擊時，車就左右運動；一旦錘頭不動，車就會停下。,,,兩個磁性很強的磁鐵，分別固定在甲、乙兩輛小車上，甲車的總質量為4kg，乙車的總質量為2kg。甲、乙兩輛小車放在光滑的水平面上，它們相向運動，甲車的速度是5m/s，方向水平向右；乙車的速度是3m/s,方向水平向左。由于兩車上同性磁極的相互排斥，某時刻乙車向右以8m/s的水平速度運動，求此時甲車的速度？,負號表示甲車的速度方向水平向左,課堂練習4,解析,以水平向右方向為正方向,（確定正方向）,v1=5m/s,v2=-3m/s,v2=8m/s,根據(jù)動量守恒定律：,m1v1+m2v2=m1v1+m2v2,解得：v1=-0.5m/s,,,,審題指導,在列車編組站里，一輛m1=1.8104kg的貨車在平直軌道上以v1=2m/s的速度運動，碰上一輛m2=2.2104kg的靜止貨車，它們碰撞后結合在一起繼續(xù)運動，求貨車碰撞后的運動速度。,③本題中研究的是哪一個過程？該過程的初狀態(tài)和末狀態(tài)分別是什么？,①本題中相互作用的系統(tǒng)是什么？,②分析系統(tǒng)受到哪幾個外力的作用？是否符合動量守恒的條件？,碰撞前、后,地面摩擦力和空氣阻力,遠小于內力,動量守恒,系統(tǒng),內力,外力,,課堂練習5,,,,在列車編組站里，一輛m1=1.8104kg的貨車在平直軌道上以v1=2m/s的速度運動，碰上一輛m2=2.2104kg的靜止貨車，它們碰撞后結合在一起繼續(xù)運動，求貨車碰撞后的運動速度。,解析,沿碰撞前貨車運動的方向建立坐標軸，有,v1=2m/s,設兩車結合后的速度為v。,兩車碰撞前的總動量為,兩車碰撞后的總動量為,由動量守恒定律可得：,所以,代入數(shù)值，得,v=0.9m/s,課堂練習5,再見,