高中物理(新教材)选修1课件5：1 3 动量守恒定律 人教版

第一章动量守恒定律3动量守恒定律动量守恒定律，是最早发现的一条守恒定律，它渊源于十六、七世纪西欧的哲学思想。历史上，笛卡儿、惠更斯、牛顿等人先后研究过碰撞等问题，建立并完善了动量概念，提出了动量守恒规律。笛卡儿曾提出“运动量”是由“物质”的多少和“速度”的乘积决定的。惠更斯曾通过碰撞实验研究碰撞现象(如图)，由此他提出“两个物体所具有的运动量在碰撞中可以增加或减少，但是它们的量值在同一个方向上的总和保持不变”，他明确指出了动量的方向性和守恒性。牛顿采用质量与速度的乘积定义动量，更加清晰地表述了动量的方向性及其守恒规律。新课导入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）碰撞过程中B对A的冲量解析：A所受B对它的作用力是F1，根据动量定理：F1Δt=m1v1′—m1v1一、动量守恒定律的推导课堂探究（2）碰撞过程中A对B的冲量解析：B所受A对它的作用力是F2，根据动量定理：

F2Δt＝m2v2′－m2v2解析：根据牛顿第三定律F1＝－F2（3）A、B碰撞过程中遵从什么规律？m1v1′－m1v1＝－（m2v2′－m2v2）m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2p1′+p2′＝p1+p2

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。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的呢？思考（一）几个概念：系统、内力和外力1.系统：把由两个（或多个）相互作用的物体构成的整体叫作一个力学系统，简称系统。2.内力、外力：系统中，物体间的相互作用力叫做内力；系统以外的物体对系统内物体的作用力叫做外力。二、动量守恒定律在冰壶比赛中，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？思考1.内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。（二）动量守恒定律2.表达式：(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。3.守恒条件：(1)理想守恒：系统不受外力或所受外力的合力为零，则系统动量守恒。(2)近似守恒：系统受到的合外力不为零，但当内力远大于外力时，系统的动量可近似看成守恒。(3)某方向守恒：系统在某个方向上所受合外力为零时，系统在该方向上动量守恒。3.守恒条件：(1)理想守恒：系统不受外力或所受外力的合力为零，则系统动量守恒。(2)近似守恒：系统受到的合外力不为零，但当内力远大于外力时，系统的动量可近似看成守恒。(3)某方向守恒：系统在某个方向上所受合外力为零时，系统在该方向上动量守恒。例1.把一支枪水平地固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出子弹时，下列关于枪、子弹和车的说法正确的是()A．枪和子弹组成的系统水平方向动量守恒B．枪和车组成的系统水平方向动量守恒C．若忽略子弹和枪管之间的摩擦,枪、车和子弹组成的系统水平方向动量才近似守恒D．枪、子弹和车组成的系统水平方向动量守恒典例精析(1)题中涉及哪几个系统？枪和子弹组成的系统；枪和车组成的系统；枪、子弹和车三者组成的系统。(2)试分析各系统在竖直方向的受力情况。三个系统在竖直方向所受合外力均为零。(3)试分析各系统在水平方向的受力情况。车对枪和子弹组成的系统有水平外力；子弹对枪和车组成的系统有水平外力；枪、子弹和车三者组成的系统在水平方向不受外力作用。D例2.(多选)两位同学穿旱冰鞋，面对面站立不动，互推后向相反的方向运动，不计摩擦阻力，下列判断正确的是 (

)A.互推后两同学总动量增加B.互推后两同学动量大小相等，方向相反C.分离时质量大的同学的速度小一些D.互推过程中动量守恒BCD例3.如图，在列车编组站里，一辆质量为1.8×104kg的货车在平直轨道上以2m/s的速度运动，碰上一辆质量为2.2×104kg的静止的货车，它们碰撞后结合在一起继续运动。求货车碰撞后运动的速度。解：碰撞过程中内力远大于外力，两货车组成的系统动量守恒。以v0方向为正。设m＝1.8×104kg，M＝2.2×104kgmv0＝(m＋M)v解得v＝0.9m/s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。总结提升三、动量守恒定律的普适性牛顿第二定律与动量守恒定律的比较：1.用牛顿运动定律解决问题要涉及整个过程中的力；动量守恒定律只涉及过程始末两个状态，与过程中力的细节无关。这样，问题往往能大大简化。2.牛顿运动定律适用于宏观低速运动的物体；动量守恒定律普遍适用。三、动量守恒定律的普适性牛顿第二定律与动量守恒定律的比较：1.用牛顿运动定律解决问题要涉及整个过程中的力；动量守恒定律只涉及过程始末两个状态，与过程中力的细节无关。这样，问题往往能大大简化。2.牛顿运动定律适用于宏观低速运动的物体；动量守恒定律普遍适用。1．(多选)关于动量守恒的条件，下面说法正确的是()A．只要系统内有摩擦力，动量就不可能守恒B．只要系统所受合外力为零，系统动量就守恒C．系统加速度为零，系统动量一定守恒D．只要系统所受合外力不为零，则系统在任何方向上动量都不可能守恒解析：动量守恒的条件是系统所受合外力为零，与系统内有无摩擦力无关，选项A错误、B正确．系统加速度为零时，根据牛顿第二定律可得系统所受合外力为零，所以此时系统动量守恒，选项C正确．系统合外力不为零时，在某方向上合外力可能为零，此时在该方向上系统动量守恒，选项D错误．BC随堂演练2.下列情形中,两物体组成的系统满足动量守恒条件的是()A.用铁锤打击放在铁砧上的铁块,打击过程中,铁锤和铁块的总动量B.子弹水平穿过放在光滑桌面上的木块的过程中,子弹和木块的总动量C.子弹水平穿过墙壁的过程中,子弹和墙壁的总动量D.棒击垒球的过程中,棒和垒球的总动量解析:

A中铁锤和铁块组成的系统所受合力不为0.C中墙壁受地面的作用力.D中棒受人手的作用力.以上三种情形中,系统所受合力均不为0,不符合动量守恒的条件.B3.如图所示,游乐场上,两位同学各驾驶着一辆碰碰车迎面相撞,此后,两车共同运动.设甲同学和她的车的总质量为m1=150kg,碰撞前向右运动,速度的大小为4.5m/s,乙同学和他的车的总质量为m2=200kg,碰撞前向左运动,速度的大小为4.25m/s.若取向右为正方向,则碰撞后两车共同运动的速度为

m/s.甲乙

-0.54．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1.8×103kg的轻型货车尾随另一辆质量为1.2×103kg的轿车同向行驶，因货车未及时刹车而发生追尾(即碰撞，如图所示)。若追尾前瞬间货车速度大小为36km/h，轿车速度大小为18km/h，刚追尾后两车视为紧靠在一起，此时两车的速度为多大？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＝1.8×103kg，m2＝1.2×103kg，v1＝36km/h，v2＝18km/h。由动量守恒定律得m1v1＋m2v2＝(m1＋m2)v，解得所以，刚追尾后两车的速度大小为28.8km/h。备用工具&资料3.如图所示,游乐场上,两位同学各驾驶着一辆碰碰车迎面相撞,此后,两车共同运动.设甲同学和她的车的总质量为m1=150kg,碰撞前向右运动,速度的大小为4.5m/s,乙同学和他的车的总质量为m2=200kg,碰撞前向左运动,速度的大小为4.25m/s.若取向右为正方向,则碰撞后两车共同运动的速度为

m/s.甲乙

-0.51．(多选)关于动量守恒的条件，下面说法正确的是()A．只要系统内有摩擦力，动量就不可能守恒B．只要系统所受合外力为零，系统动量就守恒C．系统加速度为零，系统动量一定守恒D．只要系统所受合外力不为零，则系统在任何方向上动量都不可能守恒解析：动量守恒的条件是系统所受合外力为零，与系统内有无摩擦力无关，选项A错误、B正确．系统加速度为零时，根据牛顿第二定律可得系统所受合外力为零，所以此时系统动量守恒，选项C正确．系统合外力不为零时，在某方向上合外力可能为零，此时在该方向上系统动量守恒，选项D错误．BC随堂演练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）碰撞过程中B对A的冲量解析：A所受B对它的作用力是F1，根据动量定理：F1Δt=m1v1′—m1v1一、动量守恒定律的推导课堂探究（2）碰撞过程中A对B的冲量解析：B所受A对它的作用力是F2，根据动量定理：

F2Δt＝m2v2′－m2v2解析：根据牛顿第三定律F1＝－F2（3）A、B碰撞过程中遵从什么规律？m1v1′－m1v1＝－（m2v2′－m2v2）m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2p1′+p2′＝p1+