人教版高一物理选修3-5第十六章动量守恒定律第3节动量守恒定律课件(共32张PPT)

高一物理选修3-5第十六章动量守恒定律第3节动量守恒定律包头市百灵庙中学史殿斌123一、系统内力和外力1．系统：碰撞的研究对象是由相互作用的两个（或多个）物体组成了一个力学系统。2．内力：系统内物体之间的相互作用力。3．外力：系统以外物体对系统内物体的作用力。趣味思考：假设你的头发能够承受你的重力，你能否揪着自己的头发将自己提离地面？4二、动量守恒定律如图所示，在水平桌面上做匀速运动的两个小球，质量分别是m1和m2，沿着同一直线向相同的方向运动，速度分别是v1和v2，且v2＞v1。当第二个小球追上第一个小球时两球碰撞。碰撞后的速度分别是v1´和v2´。碰撞过程中第一个球所受第二个球对它的作用力是F1，第二个球所受第一个球对它的作用力是F2。5根据牛顿第二定律，F1=m1a1，F2=m2a2根据牛顿第三定律，F1与F2大小相等，方向相反。即F1=-F2所以m1a1=-m2a2碰撞时两球之间的作用时间很短，用Δt表示。这样，加速度与碰撞前后速度的关系就是a1=(v1´-v1)/Δt，a2=(v2´-v2)/Δt把加速度的表达式代入m1a1=-m2a2，移项后得到m1v1+m2v2=m1v1´+m2v2´（1）6（1）式的物理意义是：两球碰撞前的动量之和等于碰撞后的动量之和。这个结论与第一节的实验结果一致。由于两个物体碰撞过程中的每个时刻都有F1=-F2，因此上面（1）式对过程中的任意两时刻的状态都适用，也就是说，系统的动量在整个过程中一直保持不变。因此我们说这个过程中动量是守恒的。7动量守恒定律内容：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。这就是动量守恒定律。表达式：m1v1+m2v2=m1v1´+m2v2´条件：（1）系统不受外力，或者所受外力的合力为零。（2）某一方向系统不受外力，或者所受外力的合力为零。在这个方向上系统总动量守恒。（3）系统的内力远大于外力时，例如爆炸或者短时间的碰撞，外力可忽略，系统总动量守恒。8为了正确认识动量守恒定律，需要注意以下几点。1．区分内力和外力以在光滑水平桌面上发生碰撞的两个物体为例，它们之间一定有相互作用力，这时内力；它们还要受到重力和桌面对它们的支持力，这时外力。水平桌面上的每个物体所受的重力与它所受的支持力都是大小相等、方向相反的，矢量和为0。光滑水平桌面上两个物体碰撞问题符合动量守恒定律的条件。92．在总动量一定的条件下，每个物体的动量可以发生很大的变化例如，静止的两辆小车用细线相连，中间有一个压缩了的弹簧，如图所示。烧断细线后，由于弹力的作用，两辆小车分别向左、右运动，它们都获得了动量，但动量的矢量和仍然为0。10【例题1】在列车编组站里，一辆m1＝1.8×104kg的货车在平直轨道上以v1＝2m/s的速度运动，碰上一辆m2=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。11【解析】选碰撞前货车运动的方向为正方向，两辆货车在碰撞过程中发生的内力远大于摩擦力，由动量守恒定律可得：m1v1=(m1+m2)v代入数据，得：v=0.9m/s两车结合后速度的大小是0.9m/s；v是正值，表示结合后仍然向右运动。12【例题2】一枚在空中飞行的火箭，质量为m，在某点的速度为v，方向水平，燃料即将耗尽。火箭在该点突然炸裂成两块，如图所示，其中质量m1的一块沿着与v相反的方向飞去，速度为v1，求炸裂后另一块的速度v2。13【解析】选火箭炸裂前速度v的方向为正方向，火箭在炸裂的过程中，在水平方向不受外力。由水平方向动量守恒定律可得：mv=(-m1v1)+(m-m1)v2解得：v2为正值，表示另一块的方向为正方向，即沿原来方向飞去。1112mmvmmvv14用动量守恒定律解决问题时注意事项（1）矢量性：动量守恒定律的表达式是矢量等式，列等式前应先建立坐标轴，选定正方向。与正方向相同的速度取正值，与正方向相反的速度取负值，若计算出速度的结果为正，说明与正方向相同，若计算出速度的结果为负，说明与正方向相反。15（2）速度的相对性：即所用的速度都是相对同一参考系而言的。一般以地面为参考系。（3）同时性：动量守恒指相互作用的系统在任意两个时刻的动量都保持不变。等号左边是作用前系统内各物体动量在同一时刻的矢量和，等号右边是作用后系统内各物体动量在另一个同一时刻的矢量和。不是同一时刻的动量不能相加。16三、动量守恒定律的普适性牛顿运动定律和动量守恒定律不是等价的，动量守恒定律是一个独立的实验定律，比牛顿运动定律发现的早，并不是由牛顿运动定律推导得出的。它适用于目前为止物理学研究的一切领域，而牛顿运动定律只适用于宏观、低速的情形。应用动量守恒定律解决碰撞等问题时不涉及过程中的复杂受力情况，更为方便。17【课堂训练】1.关于系统动量守恒的条件，下列说法正确的是（）A．只要系统内存在摩擦力，系统动量就不可能守恒B．只要系统中有一个物体具有加速度，系统动量就不守恒C．只要系统所受的合外力为零，系统动量就守恒D．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C182.木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力使弹簧压缩，如图所示，当撤去外力后，下列说法中正确的是（）A.a未离开墙壁前，a和b组成的系统动量守恒B.a未离开墙壁前，a和b组成的系统动量不守恒C.a离开墙壁后，a和b组成的系统动量守恒D.a离开墙壁后，a和b组成的系统动量不守恒BC193.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.先放开左手，后立刻放开右手，动量不守恒B.先放开左手，后立刻放开右手，总动量向左C.两手同时放开后，系统总动量始终为非零的某一数值D.无论何时放手，只要两手都放开后，系统总动量保持不变，但系统的总动量不一定为零BD204．如图所示，水平面上有两个木块的质量分别为m1、m2，且m2＝2m1。开始两木块之间有一根用轻绳缚住的压缩轻弹簧，烧断细绳后，两木块分别向左右运动。若两木块m1和m2与水平面间的动摩擦因数为μ1、μ2且μ1＝2μ2，则在弹簧伸长的过程中，两木块（）A．动量大小之比为1∶2B．速度大小之比为2∶1C．通过的路程之比为2∶1D．通过的路程之比为1∶1BC215.如图所示，A、B两个物体的质量分别为mA和mB，且mA＞mB，且于光滑的水平面上，相距较远，将两个大小均为F的恒力，同时分别作用在A、B两个物体上，经相同的时间后，撤去两个力，两物体发生碰撞并粘在一起后将（）A．向右运动B．停止运动C．向左运动D．不能确定B226.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）。在连续的敲打下，关于这辆车的运动情况，下列说法中正确的是（）A．大锤不断的敲打，小车将持续向右运动B．在大锤的连续敲打下，小车将左右移动C．大锤与小车之间的作用力为内力，小车将静止不动D．在大锤的连续敲打下，小车与大锤组成的系统，动量守恒，机械能守恒B237.如图所示，光滑水平面上，甲、乙两个球分别以大小为v1＝1m/s、v2＝2m/s的速度做相向运动，碰撞后两球粘在一起以0.5m/s的速度向左运动，则甲、乙两球的质量之比为（）A．1：1B．1：2C．1：3D．2：1A248.如图所示，A、B两物体的质量比mA：mB＝1：2，它们原来静止在平板车C上，A、B间有一根被压缩了的水平轻质弹簧，A、B与平板车上表面间动摩擦因数相同，地面光滑。当弹簧突然释放后，A、B被弹开（A、B始终不滑出平板车），则有（）A.A、B系统动量守恒B.小车先向左运动后向右运动C.小车一直向右运动直到静止D.A、B、C及弹簧整个系统机械能守恒C259.质量为m的小球A沿光滑水平面以v0的速度与质量为2m的原来静止的小球B发生正碰，碰撞后A球的动能变为原来的1/9，则小球B的速率可能是（）A．v0/4B．v0/3C．2v0/3D．4v0/9BC2610.在光滑的水平面上有a、b两个物体在一直线上发生正碰，它们在碰撞前后的x-t图象如图所示。已知a的质量ma＝2kg，求b的质量mb等于多少？mb=5kg2711．如图所示，两辆质量相同的小车置于光滑的水平面上，有一人静止站在A车上，两车静止．若这个人自A车跳到B车上，接着又跳回A车，往返多次，最后跳到A车上，则A车的速率()A．等于零B．小于B车的速率C．大于B车的速率D．等于B车的速率B2812．如图所示，三辆完全相同的平板小车a、b、c成一直线排列，静止在光滑水平面上。c车上有一人跳到b车上，接着又立即从b车跳到a车上。此人跳离c车和b车时对地的水平速度相同。他跳到a车上相对a车保持静止，此后（）A．a、bB．a、c两车运动速率相等C．三辆车的速率关系vc＞va＞vbD．a、c两车运动方向相反CD2913.甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏，甲和他的冰车总质量共为M=30kg，乙和他的冰车总质量也是M=30kg，游戏时，甲推着一个质量m=15kg的箱子，和他一起以大小为v0=2m/s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来，如图所示，为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住，若不计冰面的摩擦，问甲至少要以多大的速度(相对地面)将箱子推出，才能避免与乙相撞。v=5.2m/s3014．如图所示，光滑水平直轨道上有三个滑块A、B、C，质量分别为mA＝mC＝2m，mB＝m，A、B用细绳连接，中间有一压缩的轻弹簧(弹簧与滑块不拴接)。开始时A、B以共同速度v0运动，C静止。某时刻细绳突然断开，A、B被弹开，然后B又与C发生碰撞并粘在一起，最终三滑块速度恰好相同。求B与C碰撞前B的速度。vB=9v0/53115．如图所示，A、B两个木块质量分别为2kg与0.9kg，A、B与水平地面间接触光滑，上表面粗糙，质量为0.1kg的铁块以10m/s的速度从A的左端向右滑动，最后铁块与B的共同速度大小为0.5m/s，求：（1）A的最终速度（2）铁块刚滑上B时的速度vA=0.25m/sv=2.75m/s32