粤教版 (2019)选择性必修 第一册第三节 动量守恒定律图片ppt课件

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1.通过学习理解系统、内力、外力的概念.(物理观念)2.通过理论推导掌握动量守恒定律的确切含义和表达式,知道动量守恒定律的适用条件.(科学思维)3.通过实例分析,了解动量守恒定律的普遍适用性,会初步利用动量守恒定律解决实际问题.(科学思维)
一、内力　外力将两个相互作用的物体看成一个系统,系统内物体之间的相互作用力叫作内力,系统外部其他物体对系统的作用力叫作外力.
想一想公路上三辆汽车发生了追尾事故.如果将前面两辆汽车看作一个系统,最后面一辆汽车对中间汽车的作用力是内力还是外力?如果将后面两辆汽车看作一个系统呢?提示 内力是系统内物体之间的作用力,外力是系统以外的物体对系统以内的物体的作用力.一个力是内力还是外力关键是看所选择的系统.如果将前面两辆汽车看作一个系统,最后面一辆汽车对中间汽车的作用力是系统以外的物体对系统内物体的作用力,是外力;如果将后面两辆汽车看作一个系统,最后面一辆汽车对中间汽车的作用力是系统内部物体之间的作用力,是内力.
二、动量守恒定律1.内容:如果系统所受合外力为零,则系统的总动量保持不变,这就是动量守恒定律.2.表达式:对两个物体组成的系统,常写成:p1+p2= p1'+p2' 或m1v1+m2v2= m1v1'+m2v2' .3.条件:整个系统受到的合外力等于零或在某个方向为零,系统的总动量或该方向的动量分量就守恒.
想一想系统总动量为零,是不是组成系统的每个物体的动量都等于零?提示 不是.系统总动量为零,并不一定是每个物体的动量都为零,还可以是几个物体的动量不为零,但它们的矢量和为零.
1.正误判断,判断结果为错误的小题请说明原因.(1)某个力是内力还是外力是相对的,与系统的选取有关.(　　)答案 √(2)一个系统初、末状态动量大小相等,即动量守恒.(　　)答案 ×解析 动量守恒是指系统初、末状态的动量的大小相等、方向相同.
(3)系统动量守恒也就是系统的动量变化量为零.(　　)答案 √(4)在相互作用且动量守恒的某系统内,一个物体的动量增加时,另一个物体的动量一定减少,系统的总动量不变.(　　)答案 ×解析 不能这样理解,只能说系统内各物体动量变化量的矢量和为零.(5)只要系统内存在摩擦力,动量就不可能守恒.(　　)答案 ×解析 人在船上走,系统动量守恒.
2.(多选)(2021山东青岛第五十八中学高二期中)如图所示,木块A、B用轻弹簧连接,放在光滑的水平面上,A紧靠墙壁,在木块B上施加向左的水平力F,使弹簧压缩,当撤去外力后(　　)A.A尚未离开墙壁前,AB系统的动量守恒B.A尚未离开墙壁前,弹簧和AB系统的机械能守恒C.A离开墙壁后,AB系统动量守恒D.A离开墙壁后,AB系统机械能守恒
答案 BC解析 当撤去外力F后,A尚未离开墙壁前,系统受到墙壁的作用力,系统所受的外力之和不为零.所以A和B组成的系统动量不守恒,故A错误;以A、B及弹簧组成的系统为研究对象,在A离开墙壁前,除了系统内弹力做功外,无其他力做功,系统机械能守恒,故B正确;A离开墙壁后,AB系统所受的外力之和为0,所以AB系统动量守恒,故C正确;在A离开墙壁后,对A、B及弹簧组成的系统,除了系统内弹力做功外,无其他力做功,A、B及弹簧组成的系统机械能守恒,故D错误.
(1)如图甲所示,小车A、B静止在光滑水平面上.烧断细线后,两小车受弹簧弹力的作用,系统动量守恒吗?(2)如图乙所示,速度为v0的物体滑上光滑水平面上的小车.物体和小车组成的系统动量守恒吗?
要点提示 (1)烧断细线后,弹簧弹力是内力,系统所受外力的合力为零,系统动量守恒.(2)物体和小车组成的系统,水平方向上合力为零,动量守恒;竖直方向上合力不为零,动量不守恒.
1.动量守恒条件的四种情况(1)理想条件:系统不受外力作用时,系统动量守恒.(2)理想条件:系统所受外力之和为零时,系统动量守恒.(3)近似条件:系统所受合外力虽然不为零,但系统的内力远大于外力,如碰撞、爆炸等现象中,系统的动量可看成近似守恒.(4)单方向的动量守恒条件:系统受到的外力总的来看不符合以上三条中的任意一条,则系统的总动量不守恒,但是,若系统在某一方向上符合以上三条中的某一条,则系统在该方向上动量守恒.
2.动量守恒定律的“五性”
例1(多选)如图所示,A、B两物体质量之比mA∶mB=3∶2,原来静止在平板小车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当两物体被同时释放后,下列说法正确的是(　　)A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成的系统动量守恒B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成的系统动量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B组成的系统动量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等,A、B、C组成的系统动量守恒
答案 BCD解析 如果A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,由于mA∶mB=3∶2,所以fA∶fB=3∶2,则A、B组成的系统所受的合外力不为零,故其动量不守恒,A选项错误;对A、B、C组成的系统,A、B与C间的摩擦力为内力,该系统所受的外力为竖直方向上的重力和支持力,它们的合力为零,故该系统的动量守恒,B、D选项正确;若A、B所受摩擦力大小相等,则A、B组成的系统所受的合外力为零,故其动量守恒,C选项正确.
规律方法动量守恒定律理解的两注意(1)判断系统的动量是否守恒,与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系.(2)系统的动量守恒,并不是系统内各物体的动量都不变.一般来说,系统的动量守恒时,系统内各物体的动量是变化的,但系统内各物体的动量的矢量和是不变的.
变式训练1如图所示,装有弹簧发射器的小车放在水平地面上,现将弹簧压缩锁定后放入小球,再解锁将小球从静止斜向上弹射出去,不计空气阻力和一切摩擦.从静止弹射到小球落地前的过程中,下列判断正确的是(　　)
A.小球的机械能守恒,动量守恒B.小球的机械能守恒,动量不守恒C.小球、弹簧和小车组成的系统机械能守恒,动量不守恒D.小球、弹簧和小车组成的系统机械能守恒,动量守恒
答案 C解析 小球在整个过程中除重力做功之外还有弹簧的弹力做功,故小球的机械能不守恒;小球从静止弹射到落地前的过程中所受合外力不为零,故动量不守恒;小球、弹簧和小车组成的系统在整个过程中只有重力和弹力做功,故系统机械能守恒;小球从静止弹射到落地前的过程中系统所受合外力不为零,故动量不守恒,C正确,A、B、D错误.
某路段发生了一起交通事故,一辆质量为1 500 kg向南行驶的长途客车迎面撞上了一辆质量为3 000 kg向北行驶的卡车,撞后两车连在一起,并向南滑行一段距离后静止.根据测速仪的测定,长途客车撞前以20 m/s的速度匀速行驶,卡车撞前的行驶速度为多少?
要点提示 小于10 m/s.依题意,碰撞后两车以共同速度向南滑行,即碰撞后系统的末动量方向向南.设长途客车和卡车的质量分别为m1、m2,撞前的速度大小分别为v1、v2,撞后共同速度为v,选定向南为正方向,根据动量守恒定律有m1v1-m2v2=(m1+m2)v,又v>0,则m1v1-m2v2>0,代入数据解得v2< v1=10 m/s.
动量守恒定律的四种表达式(1)p=p':系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p'.(2)m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2':相互作用的两个物体组成的系统,作用前的动量和等于作用后的动量和.
　大小相等,方向相同
(3)Δp1=-Δp2:相互作用的两个物体组成的系统,一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反.(4)Δp=0:系统总动量的变化量为零.
要点笔记动量守恒定律的适用条件是普遍的,当系统所受的合外力不为零时,系统的总动量不守恒,但是在不少情况下,合外力在某个方向上的分量为零,那么在该方向上系统的动量分量就是守恒的.
例2将两个完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上,水平面光滑.开始时甲车速度大小为3 m/s,方向向右,乙车速度大小为2 m/s,方向向左并与甲车速度方向在同一直线上,如图所示.(1)当乙车速度为零时,求甲车的速度.(2)由于磁性极强,故两车不会相碰,求两车距离最小时,乙车的速度.
答案 (1)1 m/s　方向向右　(2)0.5 m/s　方向向右
解析 两个小车及磁铁组成的系统在水平方向不受外力作用,两车之间的磁力是系统内力,系统动量守恒,设向右为正方向.(1)v甲=3 m/s,v乙=-2 m/s据动量守恒定律得mv甲+mv乙=mv甲'代入数据解得v甲'=v甲+v乙=(3-2) m/s=1 m/s,方向向右.(2)两车距离最小时,两车速度相同,设为v',由动量守恒定律得mv甲+mv乙=mv'+mv'
规律方法应用动量守恒定律解题的步骤
变式训练2(2021河南林州林虑中学开学考试)装有炮弹的火炮总质量为m1,炮弹的质量为m2,炮弹射出炮口时对地的速率为v0,炮管与水平地面的夹角为θ,若不将火炮固定,且不考虑火炮与地面的摩擦力,则火炮后退的速度大小为(　　)
解析 火炮发射炮弹的过程中水平方向动量守恒,以向右为正方向,根据动量守恒定律得m2v0cs θ-(m1-m2)v=0,解得v= ,故D正确.
1.(多选)放在光滑水平面上的甲、乙两小车中间夹了一压缩轻质弹簧,但不连接,用两手分别控制小车处于静止状态,下面说法正确的是(　　)A.两手同时放开后,两车的总动量为零B.先放开右手,后放开左手,两车的总动量向右C.先放开左手,后放开右手,两车的总动量向右D.两手同时放开,两车总动量守恒;两手放开有先后,两车总动量不守恒
答案 ABD解析 当两手同时放开时,系统的合外力为零,所以系统的动量守恒,又因为开始时总动量为零,故系统总动量始终为零,A正确;先放开右手,右边的小车就向右运动,当再放开左手后,系统所受合外力为零,系统的动量守恒,因为开始时总动量方向向右,故放开左手后总动量方向也向右,B正确;先放开左手,左边的小车就向左运动,当再放开右手后,系统所受合外力为零,系统的动量守恒,因为开始时总动量方向向左,故放开右手后总动量方向也向左,C错误;当两手同时放开时,系统的合外力为零,所以系统的动量守恒;两手放开有先后时,放开一手未放开另一手的过程中系统所受合外力不为零,两手都放开时系统所受合力为零,整个过程系统所受合外力不为零,系统动量不守恒,故D正确.
2.一装有砂子的小车在光滑水平地面上匀速运动,小车和砂子总质量为M,速度为v0,在行驶途中有质量为m的砂子从车上漏掉,砂子漏掉后小车的速度应为(　　)
答案 A解析 砂子从车上漏掉的瞬间,由于惯性速度仍然为v0,设漏掉质量为m的沙子后,汽车速度为v',根据水平方向动量守恒可得Mv0=mv0+(M-m)v',解得v'=v0,故A正确.
3.(多选)(2021河北石家庄二中月考)如图所示,小车放在光滑地面上,A、B两人站在车的两端,两人同时开始相向行走,发现车向左运动,分析小车运动的原因可能是(　　)A.A、B质量相等,但A比B的速率大B.A、B质量相等,但A比B的速率小C.A、B速率相等,但A比B的质量大D.A、B速率相等,但A比B的质量小
答案 AC解析 A、B两人与车组成的系统动量守恒,开始时系统动量为零;两人相向运动时,车向左运动,车的动量向左,由于系统总动量为零,由动量守恒定律可知,A、B两人的动量之和向右,A的动量大于B的动量;如果A、B的质量相等,则A的速度大于B的速度,故A正确,B错误;如果A、B速率相等,则A的质量大于B的质量,故C正确,D错误.
4.(多选)(2021河南安阳一中月考)如图所示,在光滑的水平面上放着一个上部为半圆形光滑槽的木块,开始时木块是静止的,把一个小球放到槽边由静止开始释放,关于两个物体的运动情况,下列说法正确的是(　　)A.当小球到达最低点时,木块有最大速率B.当小球的速率最大时,木块有最小速率C.当小球再次上升到最高点时,木块的速率为最大D.当小球再次上升到最高点时,木块的速率为零
答案 AD解析 小球和木块组成的系统在水平方向上动量守恒,初状态系统动量为零,当小球到达最低点时,小球有最大速率,即有最大动量,水平方向上系统动量为零,所以小球到达最低点时,木块有最大动量,即木块有最大速率,故A正确,B错误;小球和木块组成的系统在水平方向上动量守恒,初状态系统在水平方向上动量为零,知末状态系统在水平方向上动量为零,所以小球再次上升到最高点时,小球速率为零,木块的速率也为零,故C错误,D正确.