1.2.1　动量守恒定律及其应用(一)课件高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

1.2.1动量守恒定律及其应用(一)第一章　动量及其守恒定律高中物理鲁科版（2019）选择性必修第一册两个穿滑冰鞋的同学静止站在滑冰场上，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，每个人的动量都发生了变化。那么，他们的总动量在推动前后是否也发生了变化呢？学习目标动量守恒定律一F·Δt= mv' – mv单个物体受力与动量变化量之间的关系如图所示,在光滑水平地面上,有质量为m1、m2的两物体A、B,它们分别以速度v1、v2同向运动,且v1>v2,当物体A追上物体B时,发生碰撞,碰撞后两物体的速度都发生了变化,A、B的速度分别为v1'、v2'。1.试通过动量定理及牛顿第三定律进行推导,证明碰撞前后,两物体总动量之和相等。用F1表示B对A的作用力,用F2表示A对B的作用力,两物体在竖直方向受力平衡。若两物体相互作用时间为t,则在水平方向有F1t=m1v1'-m1v1,F2t=m2v2'-m2v2,由牛顿第三定律可知F2=-F1,所以m2v2'-m2v2=-(m1v1'-m1v1),整理后得m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2',式中等号左边是两物体碰撞前的总动量,等号右边是两物体碰撞后的总动量。2.上述结论对两物体碰撞过程中任意时刻的状态都适用吗?为什么?上述结论对两物体碰撞过程中任意时刻的状态都适用。因为两物体碰撞过程中每个时刻都有F2=-F1,所以上述结论对两物体碰撞过程中任意时刻的状态都适用。系统、内力与外力F1F2系统系统:两个(或多个)相互作用的物体构成的整体叫作一个力学系统。内力:系统中物体间的作用力。外力:系统以外的物体施加给系统内物体的力。守恒p=p′(作用前后总动量相等)动量守恒定律一个系统不受 或者所受 为0时,这个系统的 保持不变。说明:内力不改变系统的总动量。外力合外力总动量动量守恒定律表达式：_____________________m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'4.动量守恒定律适用条件(1)系统 或者所受合外力为 。(2)系统所受合外力不为0,但系统所受合外力 时,该系统的总动量可认为近似守恒。如碰撞、爆炸等,此时的外力可以忽略。不受外力0远小于系统内力1.(多选)下列四幅图所反映的物理过程中,系统动量守恒的是 A.如图甲,在光滑水平面上,子弹射入木块的过程中B.如图乙,地面光滑,剪断细线,弹簧恢复原长的过程中C.如图丙,两球匀速下降,细线断裂后,它们在水中运动的过程中D.如图丁,木块沿光滑固定斜面由静止滑下的过程中√√系统动量是否守恒的判定方法1.选定研究对象及研究过程,分清外力与内力。2.分析系统受到的外力矢量和是否为零,若外力矢量和为零,则系统动量守恒;若外力矢量和不为零,系统动量不守恒,但在某一方向上受到的合外力为零,则在该方向上系统动量守恒。系统动量严格守恒的情况很少,在分析具体问题时,若系统内力远大于外力,如碰撞、爆炸等,系统动量近似守恒。3.除了利用动量守恒条件判定外,还可以通过实际过程中系统中各物体各方向上总动量是否保持不变来进行直观判定。动量守恒定律的简单计算二冰壶碰撞、台球碰撞、火箭升空、微观粒子碰撞等过程都遵循动量守恒定律应用动量守恒定律解题的几点提醒1.动量具有矢量性2.动量具有相对性3.动量具有瞬时性解题时需设定正方向，作用前后均为矢量。应注意各个物体的速度必须是相对于同一个参考系的速度，一般以地面为参考系。列动量守恒方程m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′时，等号左侧是作用前瞬间系统内各物体动量的矢量和，等号右侧是作用后瞬间系统内各物体动量的矢量和。不同时刻的动量不能相加。2.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1.8×103 kg的轻型货车尾随另一辆质量为1.2×103 kg的轿车同向行驶,因货车未及时刹车而发生追尾(即碰撞,如图(a)、(b)所示)。若追尾前瞬间货车速度大小为36 km/h,轿车速度大小为18 km/h,刚追尾后两车视为紧靠在一起,此时两车的速度多大?答案　28.8 km/h轻型货车的质量为m1=1.8×103 kg,轿车的质量为m2=1.2×103 kg,追尾前瞬间货车速度大小为v1=36 km/h=10 m/s,轿车速度大小为v2=18 km/h=5 m/s,取初速度方向为正方向,根据动量守恒定律可得m1v1+m2v2=(m1+m2) v,解得v=8 m/s=28.8 km/h。若两车相向而撞,刚碰撞后两车视为紧靠在一起,此时两车的速度为多大?答案　14.4 km/h选定货车碰撞前的速度方向为正方向,由动量守恒定律得m1v1-m2v2=(m1+m2)v',解得v'=14.4 km/h,所以刚碰撞后两车的速度大小为14.4 km/h。在[例2]中货车动量的变化量是多少?轿车动量的变化量是多少?这两车的动量的变化量有什么关系?答案　货车动量的变化量是Δp1=m1v-m1v1=-3.6×103 kg·m/s。轿车动量的变化量是Δp2=m2v-m2v2=3.6×103 kg·m/s。这两车的动量的变化量的关系是Δp1+Δp2=0。针对训练　(2024·泉州市高二月考)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1.67×10-27 kg,它以7.0×106 m/s的速度与一个原来静止的未知原子核相碰撞,碰撞后以1.0×106 m/s的速度被反弹回来,而未知原子核以4.0×106 m/s的速度向前运动,则未知原子核的质量与氢原子核的质量比值为 A.1.5B.2C.2.5D.3√1.应用动量守恒定律解题的思路2.动量守恒定律的普适性动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一,不仅低速、宏观领域遵循这一规律,高速(接近光速)、微观(分子、原子的尺度)领域也遵循这一规律。