1.2 动量守恒定律及其应用 课件(共36张PPT)

(共36张PPT)
第2节 动量守恒定律及其应用
第1章 动量及其守恒定律
鲁科版 （2019版） 选择性必修1
引入
0
①汽车追尾
物体与物体间的相互作用
②天体相撞
③粒子碰撞
概念：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？
动量守恒定律
1
短道速滑混合接力
动量守恒定律
1
1.1 内容
一个系统不受外力或所受外力为零，这个系统的总动量保持不变；
1.2 条件
①系统不受外力；
②系统受外力，但外力之和为零；
③系统受合外力不为零，但内力远大于外力；
④系统受合外力不为零，内力也不远大于外力，但某方向合力为零；
理想条件
近似条件
单方向条件
动量守恒定律
1
1.3 表达式
①系统相互作用前后的总动量不变；
p=p’
即：m1·v1+m2·v2=m1·v1’+m2·v2 ’ ；
②系统 一部分动量增加量等于另一部分动量的减少量；
Δp1=-Δp2
即：m1·v1’-m1·v1=-（m2·v2 ’ -m2·v2）
物体1的动量的变化；
物体2的动量的变化；
相反；
动量守恒定律
1
1.4 特性
④同时性；
②矢量性；取正方向；
③相对性；相对同一参考系；
①系统性；
⑤普适性； 宏观、微观都可
动量守恒定律
1
1.5 理论推导过程
m1，v1
A
m2，v2
B
m1，v1’
A
m2，v2’
B
m1
A
m2
B
动量守恒定律
1
1.5 理论推导过程
方法2
A
B
m2
m1
m2
m1
m2
m1
A
B
光滑
F1
F2
动量守恒定律
1
1.6 动量守恒定律 机械能守恒定律
动量守恒定律
机械能守恒定律
研究对象
条件
表达式
其他
组成的一个系统
合外力为零
只有重力做功
矢量式
标量式
1.7 动量定理 动能定理 动量守恒定律
动量定理
动量守恒定律
动能定理
研究对象
内容
公式
其他
动量守恒定律
1
动量守恒定律
1
训练1、【多选】若用p1、p2分别表示两个相互作用物体的初动量，p′1、p′2分别表示它们的末动量，Δp1、Δp2表示相互作用物体的动量变化量，p、Δp表示两物体组成系统的总动量和总动量的变化量，C为常数，用下列各式表示动量守恒定律，正确的是　(　　)
A.Δp1=-Δp2
B.p1+p2=p′1+p′2
C.Δp=C
D.Δp=0
ABD
动量守恒定律
1
训练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、互推过程中机械能守恒；
BC
动量守恒定律
1
课本P13 例题 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，图 1-18）。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？
动量守恒定律
1
课本P13 例题 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 1.0×107 m/s 的速度与一个原来静止的氦原子核相碰撞， 碰撞后以 6.0×106 m/s 的速度被反弹回来，而氦原子核以 4.0×106 m/s 的速度向前运动。 求氦原子核的质量。
动量守恒定律
1
斜碰中的动量守恒
以上讨论的碰撞都是一维碰撞，即碰撞前后的速 度方向均在同一直线上，也称为正碰或对心碰撞 a。 如果碰撞前后的速度方向不在同一直线上，这种碰撞 称为斜碰。 在图 1-19 所示的台球斜碰中，可把两球视为一个 系统，在碰撞过程中，两球相互作用的内力远大于它 们受到的外力，因此可近似认为系统的动量守恒。 动量守恒表示系统动量的大小和方向都不变，系 统的动量在各方向的分量也是守恒的。对于有的斜碰，即使整个系统的总动量不守 恒，也有可能在某方向上的分量是守恒的，人们常常利用这些特点解决问题。
动量守恒定律
1
例：如图所示，质量mB=1kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左匀速运动．当t=0时，质量mA=2kg的小铁块A以v2=2 m/s的速度水平向右滑上小车，A与小车间的动摩擦因数为μ=0.2。若A最终没有滑出小车，取水平向右为正方向，g=10m/s2，
求：A在小车上停止运动时，小车的速度大小。
设小车的加速度为a1，小铁块的加速度为a2，运动时间为t；
用牛顿运动定律
所以 -v1+a1t=v2 -a2t
解得：t＝0.5s
由牛顿运动定律得：
得：v=-v1+a1t=-1+4×0.5= 1m/s
动量守恒定律
1
如图所示，质量mB=1kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左匀速运动．当t=0时，质量mA=2kg的小铁块A以v2=2 m/s的速度水平向右滑上小车，A与小车间的动摩擦因数为μ=0.2。若A最终没有滑出小车，取水平向右为正方向，g=10m/s2，
求：A在小车上停止运动时，小车的速度大小。
A在小车上停止运动时，A、B以共同速度运动，设其速度为v，取水平向右为正方向，
用动量守恒定律
mAv2-mBv1=(mA+mB)v
由动量守恒定律得
解得：v=lm／s
反冲运动与火箭
2
根据动量守恒定律，一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某一个方向运动，另一部分向相反方向运动的现象。
反冲前系统是静止的，它们动量大小相等，方向相反。
0=MV1+mv2 亦可写出：MV1=mv2
反冲运动时系统内力作用的结果。在反冲运动的过程中，如果外力远大于内力，那么它遵循动量守恒定律。
2.1 内容
2.2 原理
2.3 表达式
反冲运动与火箭
2
①物体的不同部分，在内力作用下向不同方向运动；
②内力远大于外力；
③系统的机械能在增加；
2.5 反冲现象的防止及应用：
(1)防止：枪身的反冲、高压水枪的反冲、大炮发射等。
(2)应用：喷灌装置、喷气式飞机、火箭等。
2.4 特点
反冲运动与火箭
2
③最大飞行速度的决定因素
喷气速度
质量比
④多级火箭
①定义：一种靠喷射高温高压燃气获得相反作用力向前推进的飞行器。
②工作原理：推进剂燃烧，从尾部喷出的气体具有很大的动量，火箭获得等大、相反的动量，因而发生连线的反冲现象；推进剂的消耗，火箭质量减小，速度不断增加。
2.6 火箭：
反冲运动与火箭
2
2.7 变形
反冲运动与火箭
2
课本P17 6. 两人站在静止于水面、质量为 M 的小船上，当他们从船尾沿相同 的方向水平跳出后，船获得一定的速度。设两人的质量均为 m， 跳出时相对于地面的速度均为 v，若忽略水的阻力，请比较两人 同时跳出和两人依次跳出两种情况下，小船所获得的速度大小。
人船模型
3
例题：一个士兵坐在皮划艇上，水的阻力不计，他连同装备和皮划艇的总质量共100 kg，这个士兵用自动步枪在2 s时间内沿水平方向连续射出10发子弹，每发子弹的质量为10 g，子弹离开枪口时相对地面的速度是800 m/s。射击前皮划艇是静止的，不计子弹射出后对总质量的影响。则每次射击后皮划艇的速度改变和连续射击时枪受到的平均反冲作用力为　(　　)
A.0.08 m/s，40 N B.0.04 m/s，40 N
C.8 m/s，20 N D.0.08 m/s，20 N
反冲运动与火箭
2
例题：一同学在地面上立定跳远的最好成绩是x(m)，假设他站在车的A端，如图所示，想要跳上距离为L(m)远的站台上，不计车与地面的摩擦阻力，则( )
A、只要LB、只有LC、只要L＝x，他一定能跳上站台；
D、只要L＝x，他有可能跳上站台；
反冲运动与火箭
2
例题：如图所示，自行火炮连同炮弹的总质量为m0，当炮筒水平，火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中，发射一枚质量为m的炮弹后，自行火炮的速度变为v2，仍向右行驶，则炮弹相对炮筒的发射速度v0为( )
B
2
备选：(2014·福建高考)一枚火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置，由控制系统使箭体与卫星分离。已知前部分的卫星质量为m1，后部分的箭体质量为m2，分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行，若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化，则分离后卫星的速率v1为(　　)
反冲运动与火箭
人船模型
3
3.1 “人船模型” 的特征：
两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒。在相互作用的过程中，任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比。这样的问题归为“人船模型”问题。
3.2 模型描述：
S人
S船
人船模型
3
3.3 规律总结：
① 两物体同时运动、同时停止；
② 两物体运动速度与质量成反比；
③ 两物体运动位移与质量成反比；
④ 两物体动能都增加；
人船模型
3
例题、【多选】一只小船静止在湖面上，一个人从小船的一端走到另一端，以下说法正确的是(水的阻力不计)　(　　)
A.人受的冲量与船受的冲量相等；
B.人向前走的速度一定大于小船后退的速度；
C.当人停止走动时，小船也停止后退；
D.人向前走时，人与船的总动量守恒；
人船模型
3
例题：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。
人船模型
3
例题：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∶2
B．速度大小之比为2∶1
C．通过的路程之比为2∶1；
D．通过的路程之比为1∶1
BC
人船模型
3
例题：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．v0/4 B．v0/3
C．2v0/3 D．4v0/9
BC
人船模型
3
例题：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=5kg
例题：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=9v0/5
人船模型
3
人船模型
3
例题：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/s
v=2.75m/s
小结
4
动量守恒定律
内容及表达式
推导过程
成立条件
应用
反冲运动
人船模型
火箭
系统不受受外力
合外力为零
某方向合外力为零