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    沪科版2020上海高二物理选修一 1.3动量守恒定律第1课时动量守恒定律(课件)
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    高中沪科技版(2020)第三节 动量守恒定律优秀课件ppt

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    这是一份高中沪科技版(2020)第三节 动量守恒定律优秀课件ppt,共34页。PPT课件主要包含了学习目标,m1v1′-m1v1,m2v2′-m2v2,-F2,m1v1+m2v2,动量守恒定律,两个或多个,系统中,不受外力,所受外力的矢量和为0等内容,欢迎下载使用。

    1.了解系统、内力和外力的概念.2.理解动量守恒定律及其表达式,理解动量守恒条件.3.能用牛顿运动定律推导出动量守恒定律的表达式,了解动量 守恒定律的普适性.4.能用动量守恒定律解决实际问题.
    冰壶运动中,猜一下冰壶碰撞前后两冰壶的动量之和不变的结论是否还适用,怎样证明这一规律普遍适用?
    现实生活中,研究多物体碰撞往往更具有实际意义
    一、相互作用的两个物体的动量改变
    如图所示,质量为m2的B物体追上质量为m1的A物体,并发生碰撞,设A、B两物体碰前速度分别为v1、v2(v2>v1),碰后速度分别为v1′、v2′,碰撞时间很短,设为Δt.
    根据动量定理:对A:F1Δt= ①对B:F2Δt= ②由牛顿第三定律F1= ③由①②③得两物体总动量关系为:m1v1′+m2v2′=___________
    1.系统、内力与外力(1)系统:      相互作用的物体构成的整体叫作一个力学系统,简称系统.(2)内力:   物体间的作用力.(3)外力:系统  的物体施加给系统内物体的力.2.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)表达式:m1v1+m2v2=       (作用前后总动量相等).(3)适用条件:系统    或者所受外力的     .(4)普适性:动量守恒定律既适用于低速物体,也适用于高速物体.既适用于宏观物体,也适用于  物体.
    m1v1′+m2v2′
    1.研究对象:相互作用的物体组成的力学系统.2.动量守恒定律的成立条件(1)系统不受外力或所受合外力为零.(2)系统受外力作用,但内力远远大于合外力,外力相对来说可以忽略不计(如爆炸、碰撞等),此时动量近似守恒.(3)系统受到的合外力不为零,但在某一方向上合外力为零(或某一方向上内力远远大于外力),则系统在该方向上动量守恒.
    3.动量守恒定律的三个特性(1)矢量性:公式中的v1、v2、v1′和v2′都是矢量,只有它们在同一直线上,并先选定正方向,确定各速度的正、负(表示方向)后,才能用代数方法运算.(2)相对性:公式中的v1、v2、v1′和v2′应是相对同一参考系的速度,一般取相对地面的速度.(3)普适性:动量守恒定律不仅适用于两个物体组成的系统,也适用于多个物体组成的系统;不仅适用于低速宏观物体组成的系统,也适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统.
    例1 关于动量守恒的条件,下列说法正确的是A.只要系统内存在摩擦力,动量不可能守恒B.只要系统所受外力做的功为零,动量一定守恒C.只要系统所受合外力的冲量为零,动量一定守恒D.若系统中物体加速度不为零,动量一定不守恒
    解析 只要系统所受合外力为零,系统动量就守恒,与系统内是否存在摩擦力无关,故A错误;系统所受外力做的功为零,系统所受合外力不一定为零,系统动量不一定守恒,如用绳子拴着一个小球,让小球在水平面内做匀速圆周运动,小球转动的过程中,系统外力做功为零,但小球的动量不守恒,故B错误;力与力的作用时间的乘积是力的冲量,系统所受合外力的冲量为零,即合外力为零,则系统动量守恒,故C正确;碰撞过程,两个物体的加速度都不为零即合力都不为零,但系统的动量却守恒,故D错误.
    例2 如图所示,A、B两物体质量之比为mA∶mB=3∶2,原来静止在足够长的平板小车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不相同,则A、B、C组成系统 的动量不守恒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所受的摩擦力大小不相等,则A、B、C组成系统的动量不守恒
    解析 若μA=μB,因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项错误.
    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;若外力在某一方向上合力为零,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,在分析具体问题时要注意把实际过程理想化.3.多个物体情况下,选取不同的物体组成系统,会得出不同的结论.
    1.动量守恒定律的常用表达式(1)p=p′:相互作用前系统的总动量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,作用前动量的矢量和等于作用后动量的矢量和.(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:系统总动量增量为零.
    2.应用动量守恒定律解题的步骤
    例3 如图所示,A、B两个大小相同、质量不等的小球放在光滑水平地面上,A以3 m/s的速率向右运动,B以1 m/s的速率向左运动,发生正碰后A、B两小球都以2 m/s的速率反弹,求A、B两小球的质量之比.
    解析 取水平向右为正方向,则有vA=3 m/s,vB=-1 m/svA′=-2 m/s,vB′=2 m/s根据动量守恒定律得mAvA+mBvB=mAvA′+mBvB′代入数据解得:mA∶mB=3∶5.
    针对训练 一辆平板车沿光滑水平面运动,车的质量m=20 kg,运动速度v0=4 m/s,求下列情况下车稳定后的速度大小:(1)一个质量m′=2 kg的沙包从5 m高处落入车内;
    解析 竖直下落的沙包在水平方向上速度为零,动量为零,系统在水平方向上动量守恒,取v0的方向为正方向,由动量守恒定律得mv0=(m+m′)v′,
    (2)将一个质量m′=2 kg的沙包以5 m/s的速度迎面扔入车内.
    解析 取v0的方向为正方向,由动量守恒定律得mv0-m′v=(m+m′)v″
    例4 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,甲车的速度多大?方向如何?
    答案 1 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.v甲=3 m/s,v乙=-2 m/s.根据动量守恒定律得: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)由于磁性极强,故两车不会相碰,那么两车的距离最近时,乙车的速度是多大?方向如何?
    答案 0.5 m/s 方向向右
    解析 两车的距离最近时,两车速度相同,设为v′,由动量守恒定律得:mv甲+mv乙=mv′+mv′.
    SUITANGYANLIAN  ZHUDIANLUOSHI
    1.(动量守恒的判断)如图所反映的物理过程中,系统动量守恒的是
    A.只有甲和乙 B.只有丙和丁C.只有甲和丙 D.只有乙和丁
    解析 题图甲中,在光滑水平面上,子弹水平射入木块的过程中,子弹和木块组成的系统动量守恒.题图丙中两球匀速下降,说明两球组成的系统在竖直方向上所受的合外力为零,细线断裂后,两球组成的系统动量守恒,它们在水中运动的过程中,两球整体受力情况不变,遵循动量守恒定律.
    题图乙中系统受到墙的弹力作用,题图丁中斜面是固定的,题图乙、丁所示过程系统所受合外力不为零,动量不守恒,故只有题图甲、丙系统动量守恒,故C正确.
    2.(动量守恒定律的理解)(2021·梁集中学高二第一次调研)我国女子短道速滑队在世锦赛上实现女子3 000 m接力三连冠.如图所示,观察发现,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出.在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用,则A.甲对乙的冲量一定与乙对甲的冲量相同B.相互作用的过程中甲与乙组成的系统满足机械能守恒定律C.相互作用的过程中甲与乙组成的系统满足动量守恒定律D.甲、乙的动量变化量一定相同
    解析 甲对乙的作用力与乙对甲的作用力等大反向,它们的冲量也等大反向,故A错误.由于乙推甲的过程,其他形式的能转化为机械能,故机械能不守恒,B错误.
    甲、乙相互作用的过程,系统水平方向不受外力的作用,竖直方向所受合外力为零,故系统的动量守恒,此过程甲的动量增大,乙的动量减小,二者动量的变化量大小相等、方向相反,故C正确,D错误.
    3.(动量守恒定律的应用)如图所示,放在光滑水平面上的两物体,它们之间有一个被压缩的轻质弹簧,用细线把它们拴住.已知两物体静止且质量之比为m1∶m2=2∶1,把细线烧断后,两物体被弹开,速度大小分别为v1和v2,动能大小分别为Ek1和Ek2,则下列判断正确的是A.弹开时,v1∶v2=1∶1B.弹开时,v1∶v2=2∶1C.弹开时,Ek1∶Ek2=2∶1D.弹开时,Ek1∶Ek2=1∶2
    解析 两物体与弹簧组成的系统所受合外力为零,根据动量守恒定律知,m1v1-m2v2=0,所以v1∶v2=m2∶m1=1∶2,选项A、B错误;
    由Ek=  得,Ek1∶Ek2=m2∶m1=1∶2,选项C错误,D正确.
    4.(动量守恒定律的应用)某同学质量为60 kg,在军事训练中要求他从岸上以大小为2 m/s的速度跳到一条向他缓缓漂来的小船上,然后去执行任务,小船的质量是140 kg,原来的速度大小是0.5 m/s,该同学上船后又跑了几步,最终停在船上(船未与岸相撞),不计水的阻力,求:(1)人跳上船后,船的最终速度;
    解析 规定该同学原来的速度方向为正方向.设该同学上船后,船与该同学的共同速度为v.该同学跳上小船后与小船达到共同速度的过程,该同学和船组成的系统所受合外力为零,系统的动量守恒,则由动量守恒定律得m人v人-m船v船=(m人+m船)v,代入数据解得v=0.25 m/s,方向与该同学原来的速度方向相同;
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