物理动量守恒定律教学演示ppt课件

这是一份物理动量守恒定律教学演示ppt课件，共25页。PPT课件主要包含了自主阅读，F1-F2，作用力的矢量和为0，物体间，系统以外，不受外力，所受外力的矢量和为0，所受外力的合力为零，外力远小于内力，微观粒子等内容，欢迎下载使用。
一、相互作用的两个物体的动量改变如图,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'、v2'。碰撞过程中A所受B对它的作用力是F1,B所受A对它的作用力是F2。碰撞时,两个物体之间的作用时间很短,为Δt。探究碰撞前后,A、B两物体的动量之和的关系及其满足的条件。
【理论探究】根据动量定理,对物体A,有F1Δt=　　　　 对物体B,有F2Δt=　　　　　　。 根据牛顿第三定律　　　　　　,两个物体碰撞过程中的每个时刻相互作用力F1与F2大小相等、方向相反,故有　　　　　　　　　　。 【结论】当两个相互作用的物体在所受外部对它们的　　　 　　　　　的情况下_______　　　　守恒。 二、系统、内力和外力1.系统:由两个(或多个)相互作用的物体构成的整体。2.内力:系统中　　　　　的作用力。 3.外力:　　　　　　的物体施加给系统内物体的力。 
m1v1'-m1v1
m2v2'-m2v2
m1v1'+m2v2'=m1v1+m2v2
三、动量守恒定律1.内容:如果一个系统　　　　,或者　 　　　　　　,这个系统的总动量保持不变。 2.条件:(1)系统　　　　　或者　　　　　　　　　　　　。 (2)系统　　 　　　　　时,外力的作用可以忽略,系统的动量守恒,如碰撞、爆炸系统。 3.表达式:m1v1+m2v2=　　　　　　　(两个物体作用前后动量和相等)。 四、动量守恒定律的普适性动量守恒定律不仅适用于宏观、低速物体组成的系统,也适用于　　　　、　　　　　　组成的系统。 
m1v1'+m2v2'
1.正误判断(1)某个力是内力还是外力是相对的,与系统的选取有关。(　　)(2)一个系统初、末状态动量大小相等,即动量守恒。(　　)(3)系统动量守恒也就是系统的动量变化量为零。(　　)(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。(　　)(5)只要系统内存在摩擦力,动量就不可能守恒。(　　)(6)只要系统所受到合外力的冲量为零,动量就守恒。(　　)
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。
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。
解析:人在船上走,系统动量守恒。
2.下列说法正确的是(　　)A.若系统总动量为零,则组成系统的每个物体的动量都为零B.动量守恒定律和牛顿第二定律的适用范围一样C.子弹射入放在光滑水平面上的木块中,子弹与木块组成的系统动量守恒D.子弹射入紧靠墙角的木块中,子弹与木块组成的系统动量守恒
解析:若系统总动量为零,则组成系统的物体的动量的矢量和为零,每个物体的动量可以都为零,也可以都不为零,选项A错误;动量守恒定律适用于宏观、低速物体,微观、高速粒子,而牛顿第二定律只适用于宏观、低速物体,选项B错误;选项C中,子弹与木块的作用力为内力,重力与支持力平衡,系统动量守恒,选项C正确;选项D中,子弹射入木块过程中,墙对木块有弹力,即系统所受合外力不为0,选项D错误。
对动量守恒定律的理解情境探究在光滑的水平面上有一辆平板车,一个人站在车上用大锤敲打车的左端,如图所示。在连续的敲打下,这辆车能持续地向右运动吗?说明理由。
要点提示:当把锤头打下去时,锤头向右摆动,系统总动量要为零,车就向左运动;举起锤头时,锤头向左运动,车就向右运动。用锤头连续敲击时,车只是左右运动,一旦锤头不动,车就会停下来,所以车不能持续向右运动。
知识归纳1.对动量守恒定律的理解(1)研究对象:两个或两个以上相互作用的物体组成的系统。(2)对系统“总动量保持不变”的理解①系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和,总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变。②系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等,不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等。③系统的总动量保持不变,但系统内每个物体的动量可能都在不断变化。(3)条件性:应用时一定要判断系统是否满足动量守恒的条件。
(4)矢量性:表达式是一个矢量式,如果各物体相互作用前后的动量的方向在同一直线上,要选取正方向,将矢量运算转化为代数运算。否则,按照平行四边形定则进行动量及其变化的运算。(5)相对性:系统中各物体在相互作用前后的动量,必须相对于同一惯性系,各物体的速度通常均为相对于地面的速度。(6)同时性:系统的初动量(或末动量)必须是各物体在相互作用前(或后)同一时刻的动量之和。(7)普适性:适用于两个或多个物体组成的系统;适用于宏观低速物体或微观高速粒子组成的系统。2.动量守恒定律的条件(1)F合外=0(严格条件);(2)F内远大于F外(近似条件);(3)某方向上合力为0,在这个方向上动量守恒。
典例剖析例题1(多选)如图所示,光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧,两手分别按住玩具小车,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,系统总动量始终为零B.先放开左手,后放开右手,此后动量不守恒C.先放开左手,后放开右手,总动量向左D.无论是否同时放手,只要两手都放开后,在弹簧恢复原长的过程中,系统总动量都保持不变,但系统的总动量不一定为零
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,选项A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,故系统的动量守恒,放开右手时总动量方向向左,放开右手后总动量方向也向左,故选项B错误,C、D正确。
技巧点拨 分析动量是否守恒,首先要明确所研究的系统,分清外力和内力。如果外力矢量和为0,则系统的动量守恒。
变式训练 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,则(　　 )
A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,则A、B组成系统的动量守恒B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,则A、B、C组成系统的动量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等,则A、B组成系统的动量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等,则A、B、C组成系统的动量守恒
解析:若μA=μB,但mA∶mB=3∶2,故FfA∶FfB=3∶2,A、B组成的系统合外力不为零,所以A、B组成的系统动量不守恒,A项错误;当FfA=FfB时,A、B组成的系统合外力为零,动量守恒,C项正确;当把A、B、C作为系统时,由于地面光滑,故不论A、B与C之间摩擦力大小情况如何,系统受到的合外力均等于0,所以A、B、C组成的系统动量守恒,故B、D项正确。
动量守恒定律的应用情境探究《三国演义》“草船借箭”中(如图所示),若草船的质量为m1,每支箭的质量为m,草船以速度v1返回时,对岸士兵万箭齐发,n支箭同时射中草船,箭的速度皆为v,方向与船行方向相同,且v>v1。由此,草船的速度会增加吗?这种现象如何解释?(不计水的阻力)
要点提示:增加。草船与箭组成的系统动量守恒。根据m1v1+nmv=(m1+nm)v1'知v1'>v1。
知识归纳1.动量守恒定律不同表达式的含义(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)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。(3)Δp=0:系统总动量增量为零。(4)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。
2.爆炸类问题中动量守恒定律的应用(1)物体间的相互作用突然发生,作用时间极短,爆炸产生的内力远大于外力(如重力、空气阻力等),此种情况下可以利用动量守恒定律求解。(2)由于爆炸过程中物体间相互作用的时间极短,作用过程中物体的位移很小,因此可认为此过程物体位移不发生变化。
动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体组成的系统。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。
例题2如图所示,质量mB=1 kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1 m/s的速度向左匀速运动。当t=0时,质量mA=2 kg的小铁块A以v2=2 m/s的速度水平向右滑上小车,A与小车间的动摩擦因数为μ=0.2。若A最终没有滑出小车,g取10 m/s2。求:A在小车上相对小车停止运动时,小车的速度大小和方向。
解析:A在小车上相对小车停止运动时,A、B将以共同的速度运动,设此时的速度为v,取v1的方向为正方向,由动量守恒定律得-mAv2+mBv1=(mA+mB)v代入数据可解得v=-1 m/s。负号表示v的方向与v1方向相反,即向右。答案:1 m/s　向右
规律方法 应用动量守恒定律的解题步骤(1)确定相互作用的系统为研究对象;(2)分析研究对象所受的外力;(3)判断系统是否符合动量守恒条件;(4)规定正方向,确定初、末状态动量的正、负号;(5)根据动量守恒定律列式求解。
变式训练 2甲、乙两运动员在做花样滑冰表演,沿同一直线相向运动,速度大小都是1 m/s。甲、乙相遇时用力推对方,此后都沿各自原方向的反方向运动,速度大小分别为1 m/s和2 m/s。求甲、乙两运动员的质量之比。
1.关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是(　　)A.只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒B.系统中所有物体的加速度为零时,系统的总动量不一定守恒C.只要系统内存在摩擦力,系统动量就不可能守恒D.只要系统中的物体具有加速度,系统动量就不守恒
解析:根据动量守恒定律的条件可知,只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒,故A正确;系统中所有物体的加速度为零时,系统所受的合外力为零,即系统的总动量一定守恒,B错误;若系统内存在摩擦力,而系统所受的合外力为零,系统的动量仍然守恒,C错误;系统中的物体具有加速度时,系统的动量也可能守恒,比如碰撞过程,两个物体的速度都改变,都有加速度,系统的动量却守恒,D错误。
2.在某次冰壶投掷中,中国队的冰壶运动一段时间后以0.4 m/s 的速度与对方的静止冰壶发生正碰,碰后对方的冰壶以0.3 m/s的速度向前滑行。若两冰壶质量相等,规定向前运动方向为正方向,则碰后中国队冰壶获得的速度为(　　)A.-0.1 m/s B.-0.7 m/s C.0.1 m/s D.0.7 m/s
解析:根据动量守恒定律有mv0=mv对+mv中,代入数据,解得v中=0.1 m/s。故选C。
3.如图所示,质量为m0的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶,一质量为m的救生员站在船尾,相对小船静止。若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率为(　　)
解析:小船和救生员组成的系统满足动量守恒,(m0+m)v0=m·(-v)+m0v',解得v'=v0+ ,故C项正确,A、B、D项均错。
4.甲、乙两个玩具小车在光滑水平面上沿同一直线相向运动,它们的质量和速度大小分别为m1=0.5 kg,v1=2 m/s,m2=3 kg,v2=1 m/s。两小车相碰后,乙车的速度减小为v2'=0.5 m/s,方向不变,则甲车的速度v1'=　　　　　,方向　 　 　 　 　 　 　 　 。  
解析:设碰前甲车运动的方向为正方向。对两车组成的系统,由于在光滑的水平面上运动,作用在系统上的水平方向的外力为零,故由动量守恒定律有m1v1-m2v2=m1v1'-m2v2'得v1'=-1 m/s。负号表示甲车在相碰后速度的方向与乙车的速度方向相同。
方向与乙车的速度方向相同