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动量守恒定律
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3.内力:
一、基本概念
1.系统:
2.外力:
相互作用的物体组成系统。
系统以外物体对系统的作用力
系统内各物体间的相互作用力
结论:
1、系统的内力不改变系统的总动量
2、外力的冲量改变系统的动量
1. 动量守恒定律
(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。
(2)公式:
① 从初末状态看: (初态与末态系统总动量相等)
② 从变化角度看: (两物体动量变化等大反向)
二、动量守恒定律
推导:
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B对A的作用力是F1 ,A对B的作用力是F2 。碰撞时,两物体之间力的作用时间Δt很短。
光滑水平桌面,且v2>v1。
v1
v2
A
B
m2
m1
抽象模型:
二、动量守恒定律
2. 动量守恒定律的几点注意事项
(1)动量守恒定律的研究对象是系统
(2)注意区分内力和外力
① 内力:系统中物体间的作用力
② 外力:系统以外的物体施加给系统内物体的力
注:系统内力不会改变系统总动量
A
B
C
①动量守恒定律不仅适用于正碰,也适用于斜碰;不仅适用于碰撞,也适用于任何形式的相互作用;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。
4、适用范围:
②定律既适用于宏观物体的相互作用,也适用于微观粒子的相互作用,不管是低速还是高速问题均适用。
适用范围————普遍适用
5、动量守恒定律四性 :
①系统性:描述的对象是由两个以上的物体构成的系统 。
②矢量性 :系统内各物体相互作用前后均在同一直线上运动时,应首先选定正方向 。
③相对性 :表达式中各速度必须是相对同一参考系。一般以地面为参考系。
④同时性 :初态动量的速度都应该是互相作用前同一时刻的瞬时速度,末态动量中的速度都必须是相互作用后同一时刻的瞬时速度。
探究方案:斜槽 小球 平抛装置
m1
m2
P
M
N
0`
探究方案:J2135-1型碰撞实验器 小球
例题1、在下列几种现象中,动量守恒的是( )
A、在静止的光滑水平面上,车上的人从车头走到车尾
B、水平放置的轻弹簧,一辆固定于墙上,另一端与置于光滑水平面上的物体相连,开始时弹簧已有伸长,放手后物体在弹力的作用下运动
C、甲、乙两队进行拔河比赛,甲队获胜
D、汽车拉着拖车在平直的公路上做匀速直线运动,某时刻拖车突然脱钩离开汽车,由于司机没有发觉而保持汽车的驱动力不变,在拖车没有完全停下来的任何一段时间
AD
例题2、如图所示,气球与绳梯的质量为M,气球的绳梯上站着一个质量为m的人,原来整个系统处于静止状态,若空气阻力不计,当人沿绳梯向上爬时,对于整个系统来说动量是否守恒 为什么
例题3、在光滑水平面上有甲、乙两小球,它们的质量分别为1kg和4kg,甲球以10m/s的速度向左运动,乙球以5m/s的速度向右运动,两球发生正碰后,乙球以1m/s的速度继续向右运动。求:
(1)甲球碰撞后的速度
(2)甲、乙两球各自受到的冲量
4、写出动量守恒表达式,求解计算
系统确定
守恒条件确定
状态确定
参考系确定
正方向确定
6、应用动量守恒定律解题的步骤:
1、选取适当的研究对象(系统)
3、选定参考系,并选取正方向。确定初、末状态各物体的动量
2、进行受力分析,判断系统的动量是否守恒
(矢量性)
(相对性)
(同时性)
如图,小球A以速率v0向右运动时跟静止的小球B发生碰撞,碰后A球以v0/2的速率弹回,而B球以v0/3的速率向右运动,求A、B两球的质量之比
A
B
V0
2/9
关于爆炸,下列说法中正确的是 ( )
A、爆炸时由于物体所受到的合外力不为零,故动量一般认为不守恒
B、爆炸时,由于内力远大于外力,故认为动量守恒
C、爆炸时动能一定会损失
D、爆炸时动能增加,动量也增加
B
例2:一枚在空中飞行的火箭质量为m,在某时刻的速度为v,方向水平,燃料即将耗尽。此时,火箭突然炸裂成两块,其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去,速度大小为v1。求炸裂后另一块的速度v2。
三、动量守恒定律的应用
三、动量守恒定律的应用
【分析】
(1)明确研究对象:火箭炸裂开的两部分
(2)受力分析:重力、空气阻力
(3)判断动量是否守恒:重力和空气阻力远小于爆炸时燃气的作用力
根据动量守恒:
注:v2为正值,表示爆炸后质量为(m-m1)的那部分沿坐标轴的正方向运动。
整理化简,得:
三、动量守恒定律的应用
解: 选取爆炸前火箭运动方向(水平向右)为正方向
以火箭刚要爆炸那一时刻为初状态,爆炸刚结束那一时刻为末状态
μ= 0
μ≠ 0
μ= 0
试判断下列过程中,系统的动量是否守恒
v
v
v
课堂练习
甲、乙两车相向运动,碰撞后连成一体并沿甲车的原方向运动,由此可判断
A.乙车的质量比甲车的小
B.乙车的速度比甲车的小
C.乙车的动量比甲车的小
D.乙对甲的作用力小于甲对乙的作用力
课堂练习
如图所示,在光滑水平面上,有质量分别为2m和m的A、B两滑块,它们中间夹着一根处于压缩状态的轻质弹簧,由于被一根细绳拉着而处于静止状态。当剪断细绳,在两滑块脱离弹簧之后,A、B的动量大小之比为___________;A、B的速度之比为_________
A
B
课堂练习
1:1
1:2
1.动量守恒和机械能守恒的条件有什么区别呢?
2.在两个物体碰撞的过程中,动量是守恒的,那么
机械能是否也守恒呢?
课后思考