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鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第1章 动量及其守恒定律第2节 动量守恒定律及其应用评优课课件ppt
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这是一份鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第1章 动量及其守恒定律第2节 动量守恒定律及其应用评优课课件ppt，共30页。PPT课件主要包含了学习目标，动量守恒定律，反冲运动与火箭，本课小结，当堂检测等内容，欢迎下载使用。
理解动量守恒定律，知道系统、内力和外力的概念，知道动量守恒的条件。能根据动量定理和牛顿第三定律推导动量守恒定律，知道动量守恒定律的普适性和牛顿运动定律的局限性。会用动量守恒定律分析解决问题，会判断系统动量是否守恒，能熟练掌握化一维矢量运算为代数运算的方法。了解动量守恒定律再生产生活中的应用，能解释相关现象，解决常见问题。
在连续的敲打下，平板车会怎样运动呢？
两个人的速度之间有怎样的关系呢？
在冰壶比赛中，一只冰壶撞击另一只冰壶后，两只冰壶的运动状态都将发生变化，这种碰撞类运动有什么规律？
两个穿滑冰鞋的同学静止站在溜冰场上，不论谁推对方，两人都会向相反方向滑去，在推动前，两人的动量都为0; 推动后，每个人 的动量都主生了变化。那么，他们的总动量在推动前后是否也发生了变化呢?
实验：动量变化规律的实验探索两个质量相等且带有弹片的滑块装上相同的遮光板，放置在气垫导轨的中部。将两滑块靠在一起并压缩弹片，用细线把它们拴住，两滑块处于停止状忘。烧断细钱，两滑就被弹片弹开后朝相反方向做匀速运动，测量遮光板通过光电门的时间，计算滑块的速度。在两滑块弹开前后，它们的总动量变化了吗?增加其中一个滑块的质量，使其质量是另一个的2倍，重复以上实验。两滑块在弹开前后的总动量会发生变化吗？
实验结果表明，在气垫导轨上，元论两滑块的质量是杏相等，它们在被弹开前的总动 量为 0 ，弹开后的总动量也几乎为0。这说明气垫导轨上的两滑块在相互作用前后的总动量几乎是不变的。
1.内容：一个系统不受外力或者所受合外力为 0 时，这个系统的总动量保持不变。这称为动量守恒定律。
思考：小船停靠湖边时，如果船还未拴住，人便匆匆上岸，人有可能会掉入水中。为什 么会出现这种情况?试用动量守恒定律解释，并与同学讨论交流。
解答：如果船还未拴住，那么在人跳上岸的过程，忽略水对船的阻力作用，人与船组成的系统满足动量守恒。人起跳后，在人获得一个指向岸边的速度的同时，船将获得一个远离岸边是速度。如果人仍按照固定的经验起跳，人就有可能会掉入水中。
2.通过动量定理进行推导动量守恒定律
如图，在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体 A、B，质量分别是 m1 和 m2，沿同一直线向同一方向运动，速度分别是 v1 和 v2，v2 ＞ v1。当 B 追上 A 时发生碰撞。碰撞后 A、B 的速度分别是 v1′和 v2′。碰撞时，两物体之间力的作用时间很短，用 Δt 表示。
两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和
思考：碰撞前后满足动量之和不变的两个物体的受力情况是怎样？
两个碰撞的物体在所受外部对它们的作用力的矢量和为0的情况下动量守恒。
内力：系统中物体间的作用力叫做内力。
外力：系统以外的物体施加给系统内物体的力，叫做外力。
(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。
(3) Δp1＝－Δp2，相互作用的两个物体动量的增量等大反向。
(4) Δp＝0，系统总动量的增量为零。
(1)系统不受外力；(理想条件)
(2)系统受到外力，但外力的合力为零；(实际条件)(3)系统所受合外力虽然不为零，但系统的内力远大于外力时，如碰撞、爆炸等现象中，系统的动量可看成近似守恒；(4)系统所受合外力不为 0，但在某一方向上受到的合外 力为 0，则在该方向上系统的总动量仍然守恒
在光滑水平面上有两个载有磁铁的相对运动的小车，两小车组成的系统动量守恒么？
两小车在运动过程中，相互排斥的磁力属于内力，整个系统的外力即重力和支持力的和为零，所以系统动量守恒。
例题：冬季雨雪天气时，公路上容易发生交通事故。在结冰的公路上，一辆质量为 1.8 X 103 kg的轻型货车尾随另一辆质量为1.2 X 103 kg 的轿车同向行驶，因货车未及时刹车而发生追尾(即碰撞)。若追尾前瞬间货车速度大小为 36 km/h ，轿车速度大小为 18km/h,刚追尾后两车视为紧靠在一起，此时两车的速度多大?
分析:以两车组成的系统为研究对象，该系统受到的外力有重力、支持力和摩擦力。由于碰 撞时间很短，碰撞过程中系统所受合外力通常远小于系统内力，可近似认为在该碰撞过程 中系统动量守恒。根据动量守恒定律，可求出两车的共同速度。
解：设货车质量为 m1,轿车质量为m2，碰撞前货车速度为v1、轿车速度为v2，碰撞后两车速度为 v。选定两车碰撞前的速度方向为正方向 由题意可知， m1 = 1.8 X 10 3kg ，m2 = 1.2x103kg, v1=36km/h, v2=18km/h
迁移：在微观粒子发生碰撞时，运用动量守恒定律还可测量微观粒子的质量。例如，氢原子核的质量是 1.67 X 10-27 kg，它以1.0 X 107 m/s 的速度与一个原来静止的氮原子核相碰撞，碰撞后以 6.0 X 106 m/s 的速度被反弹回来，而氮原子核以 4.0 X 106 m/s 的速度向前运动。求氮原子核的质量。
mHe=6.68×10-27kg
⑴找：找研究对象(系统包括那几个物体)和研究过程；⑵析：进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒)；⑶定：规定正方向，确定初末状态动量正负号；⑷列：由动量守恒定律列方程；⑸解：解方程，得出最后的结果，并对结果进行分析。
应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法
拓展：斜碰中的动量守恒以上讨论的碰撞都是一维碰撞，即碰撞前后的速 度方向均在同一直线上，也称为正碰或对心碰撞。如果碰撞前后的速度方向不在同一直线上，这种碰撞 称为斜碰。在图 所示的台球斜碰中，可把两王树见为一个 系统，在碰撞过程中，两球相互作用的内力远大于它们受到的外力，因此可近似认为系统的动量守恒。 动量守恒表示系统动量的大小和方向都不变，系统的动量在各方向的分量也是守恒的。对于有的斜碰，即使整个系统的总动量不守 恒，也有可能在某方向上的分量是守恒的，人们常常利用这些特点解决问题。
1.将气球充气后松口释放，气球会沿与喷气方向相反的方向飞去。喷出的空气具有动量，由动量守恒定律可知，气球要向相反方向运动，这就是一种反冲运动。
b. 一个物体分为两个部分
作用前：P = 0作用后: P' = m v + M V则根据动量守恒定律有： P' = P即 m v + M V = 0 故有：V = − ( m / M ) v负号就表示作用后的两部分运动方向相反
c. 两部分运动方向相反
4.反冲现象的应用及防止：(1)应用：
用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响
炮弹射击时要固定好后座
三、反冲运动的典型应用——人船模型情境：两位同学在公园里划船,当小船离码头大约1.5 m左右时,有一位同学心想:自己在体育课上立定跳远的成绩从未低过2 m,跳到岸上绝对没有问题,于是她纵身一跃,结果却掉在水里,她为什么不能如她想的那样跳上岸呢?(不计水的阻力)
要点提示:因为她起跳时和船相互作用,给船一个向后的作用力,船后退,这样她相对于岸的速度就小于起跳时相对于船的速度,因此会掉进水里。
如图所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人由静止开始从船的一端走到船的另一端，不计水的阻力．
解析：人和船系统动量守恒, Mv1=mv2 二者位移关系：x1+x2=L任一时刻人和船的动量大小相等，所以二者平均动量相等。即Mx2=mx1。
人船模型：1.人走船走，人停船停；人快船快，人慢船慢2.系统满足动量守恒，人、船的位移与质量成反比
例：如图所示，载人气球原来静止在空中，与地面距离为h，已知人的质量为m，气球的质量(不含人的质量)为M.若人要沿轻绳梯返回地面，则绳梯的长度至少为多长？
分析：画出二者的位移示意图→利用平均动量守恒定律求解
解：人船模型有Mx2=mx1 （人的位移x1=h；气球的位移x2）M（L－h）=mh
1、定律内容：一个系统不受外力或者所受合外力为 0 时，这个系统的总动量保持不变。这称为动量守恒定律2、公式表达：3、适用条件：理想条件、实际条件、近似条件、单向条件4、反冲运动与火箭
(2) m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
(3) Δp1＝－Δp2
1. 如图所示，光滑水平面上两玩具小车中间夹一压缩了的轻弹簧，两手分别按住小车，使它们静止，对两车及弹簧组成的系统，下列说法中正确的是（ ）
A.两手同时放开后，系统总动量始终为非零的某一数值B.先放开左手，后放开右手，之后动量不守恒C.先放开左手，后放开右手，总动量向右D.无论何时放手，两手放开后的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零
提示：①只放开一只手，合外力不为零，系统的动量不守恒；②两只手都放开后，合外力为零，系统动量守恒；③两手都放开后系统动量的大小取决于两手放开前动量的大小。
2. 如图所示，质量为m的人站立于质量为M的平板车上，人与车以大小为v0的速度在光滑水平面上向东运动。某时刻人相对平板车以大小为v′的速度竖直跳起，人跳起后车的速度大小为（ ）
A.v0-v1 B.v0 C.
解析：人和车在水平方向上动量守恒，当人相对车竖直跳起时，取向东为正方向，根据水平方向动量守恒得（m+M）v0=（m+M）v，故人跳起后车的速度大小为v=v0，方向向东，故B正确。
3.下列所描述的事例或应用中，没有利用反冲原理的是（ ）A.喷灌装置的自动旋转B.章鱼在水中前行和转向C.运载火箭发射过程D.码头边轮胎的保护作用
解析：A错：喷灌装置的自动旋转是利用了水流喷出时的反冲作用。B错：章鱼在水中前行和转向是利用了喷出的水的反冲作用。C错：火箭的运动是利用喷气的方式而获得动力，利用了反冲原理。D对：码头边的轮胎的作用是延长碰撞时间，从而减小作用力，不是利用了反冲原理。
4. 如图所示，在光滑水平面上有两个木块A、B，木块B静止，且其上表面左端放置着一小物块C。已知mA=mB=0.2 kg，mC=0.1 kg，现使木块A以初速度v=2 m/s沿水平方向向右滑动，木块A与B相碰后具有共同速度（但不粘连），C与A、B间均有摩擦。求：
（1）木块A与B相碰瞬间木块A的速度及小物块C的速度大小；（2）若木块A足够长，小物块C的最终速度。
5. 火箭喷气发动机每次喷出m=200 g的气体，喷出气体相对地面的速度为v=1 000 m/s，设火箭质量M=300 kg，发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，求火箭1 s末的速度大小。
理解动量守恒定律，知道系统、内力和外力的概念，知道动量守恒的条件。能根据动量定理和牛顿第三定律推导动量守恒定律，知道动量守恒定律的普适性和牛顿运动定律的局限性。会用动量守恒定律分析解决问题，会判断系统动量是否守恒，能熟练掌握化一维矢量运算为代数运算的方法。了解动量守恒定律再生产生活中的应用，能解释相关现象，解决常见问题。
在连续的敲打下，平板车会怎样运动呢？
两个人的速度之间有怎样的关系呢？
在冰壶比赛中，一只冰壶撞击另一只冰壶后，两只冰壶的运动状态都将发生变化，这种碰撞类运动有什么规律？
两个穿滑冰鞋的同学静止站在溜冰场上，不论谁推对方，两人都会向相反方向滑去，在推动前，两人的动量都为0; 推动后，每个人 的动量都主生了变化。那么，他们的总动量在推动前后是否也发生了变化呢?
实验：动量变化规律的实验探索两个质量相等且带有弹片的滑块装上相同的遮光板，放置在气垫导轨的中部。将两滑块靠在一起并压缩弹片，用细线把它们拴住，两滑块处于停止状忘。烧断细钱，两滑就被弹片弹开后朝相反方向做匀速运动，测量遮光板通过光电门的时间，计算滑块的速度。在两滑块弹开前后，它们的总动量变化了吗?增加其中一个滑块的质量，使其质量是另一个的2倍，重复以上实验。两滑块在弹开前后的总动量会发生变化吗？
实验结果表明，在气垫导轨上，元论两滑块的质量是杏相等，它们在被弹开前的总动 量为 0 ，弹开后的总动量也几乎为0。这说明气垫导轨上的两滑块在相互作用前后的总动量几乎是不变的。
1.内容：一个系统不受外力或者所受合外力为 0 时，这个系统的总动量保持不变。这称为动量守恒定律。
思考：小船停靠湖边时，如果船还未拴住，人便匆匆上岸，人有可能会掉入水中。为什 么会出现这种情况?试用动量守恒定律解释，并与同学讨论交流。
解答：如果船还未拴住，那么在人跳上岸的过程，忽略水对船的阻力作用，人与船组成的系统满足动量守恒。人起跳后，在人获得一个指向岸边的速度的同时，船将获得一个远离岸边是速度。如果人仍按照固定的经验起跳，人就有可能会掉入水中。
2.通过动量定理进行推导动量守恒定律
如图，在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体 A、B，质量分别是 m1 和 m2，沿同一直线向同一方向运动，速度分别是 v1 和 v2，v2 ＞ v1。当 B 追上 A 时发生碰撞。碰撞后 A、B 的速度分别是 v1′和 v2′。碰撞时，两物体之间力的作用时间很短，用 Δt 表示。
两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和
思考：碰撞前后满足动量之和不变的两个物体的受力情况是怎样？
两个碰撞的物体在所受外部对它们的作用力的矢量和为0的情况下动量守恒。
内力：系统中物体间的作用力叫做内力。
外力：系统以外的物体施加给系统内物体的力，叫做外力。
(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。
(3) Δp1＝－Δp2，相互作用的两个物体动量的增量等大反向。
(4) Δp＝0，系统总动量的增量为零。
(1)系统不受外力；(理想条件)
(2)系统受到外力，但外力的合力为零；(实际条件)(3)系统所受合外力虽然不为零，但系统的内力远大于外力时，如碰撞、爆炸等现象中，系统的动量可看成近似守恒；(4)系统所受合外力不为 0，但在某一方向上受到的合外 力为 0，则在该方向上系统的总动量仍然守恒
在光滑水平面上有两个载有磁铁的相对运动的小车，两小车组成的系统动量守恒么？
两小车在运动过程中，相互排斥的磁力属于内力，整个系统的外力即重力和支持力的和为零，所以系统动量守恒。
例题：冬季雨雪天气时，公路上容易发生交通事故。在结冰的公路上，一辆质量为 1.8 X 103 kg的轻型货车尾随另一辆质量为1.2 X 103 kg 的轿车同向行驶，因货车未及时刹车而发生追尾(即碰撞)。若追尾前瞬间货车速度大小为 36 km/h ，轿车速度大小为 18km/h,刚追尾后两车视为紧靠在一起，此时两车的速度多大?
分析:以两车组成的系统为研究对象，该系统受到的外力有重力、支持力和摩擦力。由于碰 撞时间很短，碰撞过程中系统所受合外力通常远小于系统内力，可近似认为在该碰撞过程 中系统动量守恒。根据动量守恒定律，可求出两车的共同速度。
解：设货车质量为 m1,轿车质量为m2，碰撞前货车速度为v1、轿车速度为v2，碰撞后两车速度为 v。选定两车碰撞前的速度方向为正方向 由题意可知， m1 = 1.8 X 10 3kg ，m2 = 1.2x103kg, v1=36km/h, v2=18km/h
迁移：在微观粒子发生碰撞时，运用动量守恒定律还可测量微观粒子的质量。例如，氢原子核的质量是 1.67 X 10-27 kg，它以1.0 X 107 m/s 的速度与一个原来静止的氮原子核相碰撞，碰撞后以 6.0 X 106 m/s 的速度被反弹回来，而氮原子核以 4.0 X 106 m/s 的速度向前运动。求氮原子核的质量。
mHe=6.68×10-27kg
⑴找：找研究对象(系统包括那几个物体)和研究过程；⑵析：进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒)；⑶定：规定正方向，确定初末状态动量正负号；⑷列：由动量守恒定律列方程；⑸解：解方程，得出最后的结果，并对结果进行分析。
应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法
拓展：斜碰中的动量守恒以上讨论的碰撞都是一维碰撞，即碰撞前后的速 度方向均在同一直线上，也称为正碰或对心碰撞。如果碰撞前后的速度方向不在同一直线上，这种碰撞 称为斜碰。在图 所示的台球斜碰中，可把两王树见为一个 系统，在碰撞过程中，两球相互作用的内力远大于它们受到的外力，因此可近似认为系统的动量守恒。 动量守恒表示系统动量的大小和方向都不变，系统的动量在各方向的分量也是守恒的。对于有的斜碰，即使整个系统的总动量不守 恒，也有可能在某方向上的分量是守恒的，人们常常利用这些特点解决问题。
1.将气球充气后松口释放，气球会沿与喷气方向相反的方向飞去。喷出的空气具有动量，由动量守恒定律可知，气球要向相反方向运动，这就是一种反冲运动。
b. 一个物体分为两个部分
作用前：P = 0作用后: P' = m v + M V则根据动量守恒定律有： P' = P即 m v + M V = 0 故有：V = − ( m / M ) v负号就表示作用后的两部分运动方向相反
c. 两部分运动方向相反
4.反冲现象的应用及防止：(1)应用：
用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响
炮弹射击时要固定好后座
三、反冲运动的典型应用——人船模型情境：两位同学在公园里划船,当小船离码头大约1.5 m左右时,有一位同学心想:自己在体育课上立定跳远的成绩从未低过2 m,跳到岸上绝对没有问题,于是她纵身一跃,结果却掉在水里,她为什么不能如她想的那样跳上岸呢?(不计水的阻力)
要点提示:因为她起跳时和船相互作用,给船一个向后的作用力,船后退,这样她相对于岸的速度就小于起跳时相对于船的速度,因此会掉进水里。
如图所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人由静止开始从船的一端走到船的另一端，不计水的阻力．
解析：人和船系统动量守恒, Mv1=mv2 二者位移关系：x1+x2=L任一时刻人和船的动量大小相等，所以二者平均动量相等。即Mx2=mx1。
人船模型：1.人走船走，人停船停；人快船快，人慢船慢2.系统满足动量守恒，人、船的位移与质量成反比
例：如图所示，载人气球原来静止在空中，与地面距离为h，已知人的质量为m，气球的质量(不含人的质量)为M.若人要沿轻绳梯返回地面，则绳梯的长度至少为多长？
分析：画出二者的位移示意图→利用平均动量守恒定律求解
解：人船模型有Mx2=mx1 （人的位移x1=h；气球的位移x2）M（L－h）=mh
1、定律内容：一个系统不受外力或者所受合外力为 0 时，这个系统的总动量保持不变。这称为动量守恒定律2、公式表达：3、适用条件：理想条件、实际条件、近似条件、单向条件4、反冲运动与火箭
(2) m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
(3) Δp1＝－Δp2
1. 如图所示，光滑水平面上两玩具小车中间夹一压缩了的轻弹簧，两手分别按住小车，使它们静止，对两车及弹簧组成的系统，下列说法中正确的是（ ）
A.两手同时放开后，系统总动量始终为非零的某一数值B.先放开左手，后放开右手，之后动量不守恒C.先放开左手，后放开右手，总动量向右D.无论何时放手，两手放开后的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零
提示：①只放开一只手，合外力不为零，系统的动量不守恒；②两只手都放开后，合外力为零，系统动量守恒；③两手都放开后系统动量的大小取决于两手放开前动量的大小。
2. 如图所示，质量为m的人站立于质量为M的平板车上，人与车以大小为v0的速度在光滑水平面上向东运动。某时刻人相对平板车以大小为v′的速度竖直跳起，人跳起后车的速度大小为（ ）
A.v0-v1 B.v0 C.
解析：人和车在水平方向上动量守恒，当人相对车竖直跳起时，取向东为正方向，根据水平方向动量守恒得（m+M）v0=（m+M）v，故人跳起后车的速度大小为v=v0，方向向东，故B正确。
3.下列所描述的事例或应用中，没有利用反冲原理的是（ ）A.喷灌装置的自动旋转B.章鱼在水中前行和转向C.运载火箭发射过程D.码头边轮胎的保护作用
解析：A错：喷灌装置的自动旋转是利用了水流喷出时的反冲作用。B错：章鱼在水中前行和转向是利用了喷出的水的反冲作用。C错：火箭的运动是利用喷气的方式而获得动力，利用了反冲原理。D对：码头边的轮胎的作用是延长碰撞时间，从而减小作用力，不是利用了反冲原理。
4. 如图所示，在光滑水平面上有两个木块A、B，木块B静止，且其上表面左端放置着一小物块C。已知mA=mB=0.2 kg，mC=0.1 kg，现使木块A以初速度v=2 m/s沿水平方向向右滑动，木块A与B相碰后具有共同速度（但不粘连），C与A、B间均有摩擦。求：
（1）木块A与B相碰瞬间木块A的速度及小物块C的速度大小；（2）若木块A足够长，小物块C的最终速度。
5. 火箭喷气发动机每次喷出m=200 g的气体，喷出气体相对地面的速度为v=1 000 m/s，设火箭质量M=300 kg，发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，求火箭1 s末的速度大小。
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