高中物理(新教材)选修1课件4：1 3 动量守恒定律 人教版

第一章动量守恒定律3动量守恒定律有两位同学原来静止在滑冰场上，不论谁推谁一下(如图)，两个人都会向相反方向滑去，他们的动量都发生了变化。两个人本来都没有动量，现在都有了动量，他们的动量变化服从什么规律呢？现在来探究这个规律。新课导入一、动量守恒定律的推导课堂探究如图中在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A，B，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，两物体之间力的作用时间很短，用Δt表示。1.根据动量定理，物体A碰撞前后满足：F1Δt＝m1v1′－m1v1物体B碰撞前后满足：F2Δt＝m2v2′－m2v22.根据牛顿第三定律F1＝－F2，整理得：m1v1′－m1v1＝－（m2v2′－m2v2）m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2总结：两物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和，并且该关系式对过程中的任意两时刻的状态都适用。1.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。2.内力：系统内部物体间的相互作用力。3.外力：系统以外的物体对系统内的物体的作用力。二、相关概念如图所示，一人用力推四只木箱，若取四只木箱为一系统，人的推力是内力还是外力？若取人与四只木箱整体为一系统，人的推力是内力还是外力？1.内容：如果一个系统不受外力或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。2.表达式：p1＋p2＝p1′＋p2′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′3.适用条件：

①理想守恒：系统不受外力或所受外力的矢量和为0。②近似守恒：系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力。(炸弹在空中爆炸)③某一方向守恒：如果系统在某一方向上所受外力的合力为0，则系统在该方向上动量守恒。三、动量守恒定律试判断下列作用过程系统的动量是否守恒？思考A．如图所示，水平地面上有一大炮，斜向上发射一枚弹丸的过程B．如图所示，粗糙水平面上有两个物体压紧它们之间的一根轻弹簧，在弹簧弹开的过程中C．如图所示，光滑水平面上有一斜面体，将另一物体从斜面的顶端释放，在物体下滑的过程中A、C系统动量不守恒但水平方向动量守恒B无法判断1.牛顿运动定律：低速、宏观适用，高速（接近光速）、微观（小到分子原子尺度）不适用。2.动量守恒定律：目前为止物理学研究的一切领域，即适用于解决宏观低速运动问题，也适用于解决微观高速运动问题。四、动量守恒定律的普适性(1)分析动量守恒时要着眼于系统，要在不同的方向上研究系统所受外力的矢量和。(2)要深刻理解动量守恒的条件。(3)系统动量严格守恒的情况是很少的，在分析守恒条件是否满足时，要注意对实际过程的理想化。注意1.应用动量守恒定律解题的一般步骤：(1)明确研究对象：将要发生相互作用的物体视为系统。(2)进行受力分析，运动过程分析：确定系统动量在研究过程中是否守恒。(3)规定正方向，确定初、末状态动量：一般来说，系统内的物体将要发生相互作用，和相互作用结束，即为作用过程的始末状态。(4)列动量守恒方程及相应辅助方程，求解作答。总结归纳1.应用动量守恒定律解题的一般步骤：(1)明确研究对象：将要发生相互作用的物体视为系统。(2)进行受力分析，运动过程分析：确定系统动量在研究过程中是否守恒。(3)规定正方向，确定初、末状态动量：一般来说，系统内的物体将要发生相互作用，和相互作用结束，即为作用过程的始末状态。(4)列动量守恒方程及相应辅助方程，求解作答。总结归纳2．动量守恒定律不同表现形式的表达式的含义：(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。3．某一方向上动量守恒问题：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却为零，那么在该方向上系统的动量就是守恒的。4．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，作用时间很短，爆炸产生的内力远大于外力(如重力、摩擦力等)，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很短，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。项目动量守恒定律机械能守恒定律相同点研究对象相互作用的物体组成的系统研究过程某一运动过程不同点守恒条件系统不受外力或所受外力的矢量和为零系统只有重力或弹力做功表达式p1＋p2＝p1′＋p2′Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2表达式的矢标性矢量式标量式某一方向上应用情况可在某一方向独立使用不能在某一方向独立使用运算法则用矢量法则进行合成或分解代数和动量守恒定律与机械能守恒定律的比较例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典例精析解析：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；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。ACD例2一人站在静止于冰面的小车上，人与车的总质量M＝70kg，当它接到一个质量m＝20kg、以速度v0＝5m/s迎面滑来的木箱后，立即以相对于自己v′＝5m/s的速度逆着木箱原来滑行的方向推出，不计冰面阻力。则小车获得的速度是多大？方向如何？解：设推出木箱后小车的速度为v，此时木箱相对地面的速度为(v′－v)，由动量守恒定律得mv0＝Mv－m(v′－v)与木箱的初速度v0方向相同。例2一人站在静止于冰面的小车上，人与车的总质量M＝70kg，当它接到一个质量m＝20kg、以速度v0＝5m/s迎面滑来的木箱后，立即以相对于自己v′＝5m/s的速度逆着木箱原来滑行的方向推出，不计冰面阻力。则小车获得的速度是多大？方向如何？解：设推出木箱后小车的速度为v，此时木箱相对地面的速度为(v′－v)，由动量守恒定律得mv0＝Mv－m(v′－v)与木箱的初速度v0方向相同。

(1)小球的初速度v0的大小；(2)滑块获得的最大速度。

解：

(1)小球的初速度v0的大小；(2)滑块获得的最大速度。

解：1．如图所示，两木块A、B用轻质弹簧连在一起，置于光滑的水平面上。一颗子弹水平射入木块A，并留在其中。在子弹打中木块A及弹簧被压缩的整个过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统，下列说法中正确的是(

)A．动量守恒、机械能守恒B．动量守恒、机械能不守恒C．动量不守恒、机械能守恒D．动量、机械能都不守恒课堂达标B2．(多选)下列四幅图所反映的物理过程中，系统动量守恒的是(

)AC解：根据动量守恒，(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB，代入数据可解得vB＝0.02m/s，方向为离开空间站方向。3．如图所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80kg和100kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1m/s。A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为0.2m/s，求此时B的速度大小和方向。4.如图所示，木板A质量mA＝1kg，足够长的木板B质量mB＝4kg，质量为mC＝1kg的木块C置于木板B上，水平面光滑，B、C之间有摩擦，开始时B、C均静止，现使A以v0＝12m/s的初速度向右运动，与B碰撞后以4m/s速度弹回。求：(1)B运动过程中的最大速度大小。(2)C运动过程中的最大速度大小。解：(1)A与B碰后瞬间，C的运动状态未变，B速度最大。由A、B系统动量守恒(取向右为正方向)有：mAv0＋0＝－mAvA＋mBvB，代入数据得：vB＝4m/s。(2)B与C相互作用使B减速、C加速，由于B板足够长，所以B和C能达到相同速度，二者共速后，C速度最大，由B、C系统动量守恒，有mBvB＋0＝(mB＋mC)vC代入数据得：vC＝3.2m/s备用工具&资料解：根据动量守恒，(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB，代入数据可解得vB＝0.02m/s，方向为离开空间站方向。3．如图所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80kg和100kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1m/s。A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为0.2m/s，求此时B的速度大小和方向。1．如图所示，两木块A、B用轻质弹簧连在一起，置于光滑的水平面上。一颗子弹水平射入木块A，并留在其中。在子弹打中木块A及弹簧被压缩的整个过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统，下列说法中正确的是(

)A．动量守恒、机械能守恒B．动量守恒、机械能不守恒C．动量不守恒、机械能守恒D．动量、机械能都不守恒课堂达标B一、动量守恒定律的推导课堂探究如图中在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A，B，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，两物体之间力的作用时间很短，用Δt表示。1.根据动量定理，物体A碰撞前后满足：F1Δt＝m1v1′－m1v1物体B碰撞前后满足：F2Δt＝m2v2′－m2v22.根据牛顿第三定律F1＝－F2，整理得：m1v1′－m1v1＝－（m2v2′－m2v2）m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2总结：两物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和，并且该关系式对过程中的任意两时刻的状态都适用。试判断下列作用过程系统的动量是否守恒？思考A．如图所示，水平地面上有一大炮，斜向上发射一枚弹丸的过程B．如图所示，粗糙水平面上有两个物体压紧它们之间的一根轻弹簧，在弹簧弹