人教版高中物理选择性必修第一册1.3 动量守恒定律 课件（25张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选择性必修第一册1.3 动量守恒定律 课件（25张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-23 05:53:34 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
第一章 动量守恒定律
1.3 动量守恒定律
17世纪以来，关于两种运动量度的争论持续近了200多年，许多著名学者、科学家都参加到争论中，其中以法国哲学家兼数学、物理学家笛卡儿为代表。
首先，1644年笛卡儿在《哲学原理》中提出 “动量守恒”的观点，即物质和运动的总量永远保持不变。这是历史上首次推出动量守恒定律。
后来，牛顿对笛卡儿的结论做了重要的修改，采用质量和速度的乘积，牛顿把它叫做“运动量”。就是现在所谓的动量。这样就找到了量度运动的合适的物理量。
历史回顾
A
B
m2
m1
m2
m1
一、系统 内力和外力
1.系统：有相互作用的两个（或两个以上）物体构成一个系统
2.内力：系统中相互作用的各物体之间的相互作用力
3.外力：外部其他物体对系统的作用力
N1
G1
N2
G2
F1
F2
系统
内力
外力
A
B
m2
m1
m2
m1
m2
m1
A
B
二、动量守恒定律——理论推导1：牛顿运动定律
光滑
F1
F2
A
B
m2
m1
m2
m1
m2
m1
A
B
二、动量守恒定律——理论推导2：动量定理
光滑
F1
F2
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。
三、动量守恒定律
1、内容：
2、表达式：
3、适用条件：
(1)系统不受外力；(理想条件)
(2)系统受到外力，但外力的合力为零；(实际条件)
(3)系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒；(近似条件）
(4)系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条，但在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒.(单向条件)
①
②
③
注意
1.确定研究对象 (系统),区分内力和外力.从而判断所选择的系统动量是否守恒.
2.在系统总动量一定(守恒)的情况下,系统中每个物体的动量可以发生很大的变化.
A、B 两辆小车之间连接一根被压缩了的弹簧后用细线栓住，现烧断细线。
若地面光滑，则烧断细线后，系统动量是否守恒？
守 恒
!
审题指导
在列车编组站里，一辆 m1 = 1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以 v1 = 2 m/s 的速度运动，碰上一辆 m2 = 2.2×104 kg 的静止货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后的运动速度。
典例分析1
③ 本题中研究的是哪一个过程？该过程的初状态和末状态分别是什么？
①本题中相互作用的系统是什么？
②分析系统受到哪几个外力的作用？是否符合动量守恒的条件？
碰撞前、后
地面摩擦力和空气阻力
远小于内力
动量守恒
m1
m2
系统
N1
N2
F2
内力
外力
F1
G1
G2
在列车编组站里，一辆 m1 = 1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以 v1 = 2 m/s 的速度运动，碰上一辆 m2 = 2.2×104 kg 的静止货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后的运动速度。
典例分析1
解析
m1
m2
x
0
沿碰撞前货车运动的方向建立坐标轴，有
v1 = 2 m/s
设两车结合后的速度为v 。
两车碰撞前的总动量为
两车碰撞后的总动量为
由动量守恒定律可得：
所以
代入数值，得
v= 0.9 m/s
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，其中质量为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 。
典例分析2
解析
m1
m2
x
0
火箭炸裂前的总动量为
炸裂后的总动量为
根据动量守恒定律可得：
解出
若m=10kg,m1=4kg;v的大小为900m/s,v1的大小为300m/s，则v2的大小为多少？
1700m/s
⑴分析题意，确定研究对象；
⑵分析作为研究对象的系统内各物体的受力情况，分清内力与外力,确定系统动量是否守恒；
⑶在确认动量守恒的前提下，确定所研究的相互作用过程的始末状态，规定正方向，确定始、末状态的动量值的表达式；
⑷列动量守恒方程；
⑸求解，如果求得的是矢量，要注意它的正负，以确定它的方向.
应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法
(1)系统性：动量守恒定律是对一个物体系统而言的，具有系统的整体性，而对物体系统的一部分，动量守恒定律不一定适用。
应用动量守恒定律的注意点
(2)矢量性：选取正方向，与正方向同向的为正，与正方向反向的为负，方向未知的，设与正方向同向，结果为正时，方向即于正方向相同，否则，与正方向相反。
(3)瞬(同)时性: 动量是一个瞬时量，动量守恒是指系统任意瞬时动量恒定。方程左边是作用前某一时刻各物体的动量的和，方程右边是作用后某时刻系统各物体动量的和。不是同一时刻的动量不能相加。
(4)相对性：由于动量的大小与参照系的选择有关，因此在应用动量守恒定律时，应注意各物体的速度必须是相对同一参照物的。
两个磁性很强的磁铁，分别固定在甲、乙两辆小车上，甲车的总质量为4kg，乙车的总质量为2kg。甲、乙两辆小车放在光滑的水平面上，它们相向运动，甲车的速度是5m/s，方向水平向右；乙车的速度是3m/s,方向水平向左。由于两车上同性磁极的相互排斥，某时刻乙车向右以8m/s的水平速度运动，求此时甲车的速度？
负号表示甲车的速度方向水平向左
课堂练习1
解析
m2
m1
以水平向右方向为正方向
（确定正方向）
v1=5m/s, v2=-3m/s, v2 =8m/s
根据动量守恒定律：
m1v1+m2v2= m1v1 +m2v2
解得：v1 =-0.5m/s
一辆平板车停止在光滑水平面上，车上一人用大锤敲打车的左端，如下图所示，在锤的连续敲打下，这辆平板车将( )
A、左右来回运动
B、向左运动
C、向右运动
D、静止不动
A
课堂练习2
解析
对人、铁锤和平板车组成的系统，系统外力之和为0，系统总动量守恒。
当锤头打下去时，锤头向右运动，车就向左运动；
举起锤头，锤头向左运动，车就向右运动；
连续敲击时，车就左右运动；
一旦锤头不动，车就会停下。
1、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。
2、动量守恒定律不仅适用于宏观、低速问题，而且适用于高速、微观的问题。
3、动量守恒定律是一个独立的实验规律,它适用于目前为止物理学研究的一切领域。
动量守恒定律的普适性
如图所示，一个质量是0.2kg的钢球，以2m/s的速度斜射到坚硬的大理石板上，入射的角度是45°，碰撞后被斜着弹出，弹出的角度也是45°,速度仍为2m/s。请你用作图的方法求出钢球动量变化的大小和方向。
思考与讨论
解析
v
v
p=mv=0.2×2=0.4kg·m/s
p'=mv‘=0.2×2=0.4kg·m/s
Δp
能用牛顿运动定律推导出动量守恒定律
三、 动量守恒定律的应用
3
动量守恒定律
课堂小结
一、动量守恒定律与牛顿运动定律
二、动量守恒定律的普适性
只涉及过程始末两个状态，与过程中力的过程和细节无关,适合于目前为止物理学研究的一切领域
第一、系统满足F外<第三、 注意矢量性、同一性、同时性
课后练习
1.车厢长度为l，质量为m1，静止于光滑的水平面上。车厢内有一质量为m2的物体以初速度v0向右运动，与车厢来回碰撞n次后静止于车厢内，这时车厢的速度为（ ）
A.v0，水平向右
B.0
C.m2v0/(m1+m2)
D.m2v0/ (m1-m2)
v0
C
2.一炮艇在湖面上匀速行驶，突然从艇头和艇尾同时向前和向后各发射一发炮弹，设两炮弹质量相同，相对于地面的速率也相同。炮艇所受的牵引力和阻力均不变，则炮艇的速________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
增大
课后练习
3.把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出子弹时，关于枪、子弹和小车的下列说法中正确的是（ ）
A.枪和子弹组成的系统动量守恒
B.枪和小车组成的系统动量守恒
C.若忽略不计子弹和枪筒间的摩擦，枪、小车和子弹组成的系统动量才近似守恒
D.枪、子弹和小车组成的系统动量守恒
D
课后练习
4.关于动量守恒的条件，下列说法中正确的是（ ）
A．只要系统内存在摩擦力，动量不可能守恒
B．只要系统内某个物体做加速运动，动量就不守恒
C．只要系统所受合外力恒定，动量守恒
D．只要系统所受外力的合力为零，动量守恒
D
课后练习
5.某同学质量为60kg，在军事训练中要求他从岸上以2m/s的速度跳到一条向他缓缓飘来的小船上，然后去执行任务，小船的质量是140kg，原来的速度是0.5m/s，该同学上船后又跑了几步，最终停在船上。则此过程该同学动量的变化大小为__________kg.m/s，此时小船的速度大小为________m/s。
105
0.25
课后练习
6.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车上有一小孩跳到b车上，接着又立即从b车跳到a车上．小孩跳离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、b两车运动速率相等
B．a、c两车运动速率相等
C．三辆车的速率关系vc>va>vb
D．a、c两车运动方向相同
C
课后练习
解析：以漏出的沙子与车厢为相互作用的系统，
设漏出的沙子质量为m，在水平方向上不受外力，
漏出的沙子与车厢原来具有相同的水平速度v。
由动量守恒定律：Mv=mv+(M-m) v′.
所以：v′=v，即车厢的速度不变。
7.一辆装有沙子总质量为M的车厢，正以速度v在光滑的水平轨道上前进，车厢底部中间不断地由沙子漏出，问在漏沙子过程中，车厢的速度任何变化？
课后练习
第一章 动量守恒定律
1.3 动量守恒定律
17世纪以来，关于两种运动量度的争论持续近了200多年，许多著名学者、科学家都参加到争论中，其中以法国哲学家兼数学、物理学家笛卡儿为代表。
首先，1644年笛卡儿在《哲学原理》中提出 “动量守恒”的观点，即物质和运动的总量永远保持不变。这是历史上首次推出动量守恒定律。
后来，牛顿对笛卡儿的结论做了重要的修改，采用质量和速度的乘积，牛顿把它叫做“运动量”。就是现在所谓的动量。这样就找到了量度运动的合适的物理量。
历史回顾
A
B
m2
m1
m2
m1
一、系统 内力和外力
1.系统：有相互作用的两个（或两个以上）物体构成一个系统
2.内力：系统中相互作用的各物体之间的相互作用力
3.外力：外部其他物体对系统的作用力
N1
G1
N2
G2
F1
F2
系统
内力
外力
A
B
m2
m1
m2
m1
m2
m1
A
B
二、动量守恒定律——理论推导1：牛顿运动定律
光滑
F1
F2
A
B
m2
m1
m2
m1
m2
m1
A
B
二、动量守恒定律——理论推导2：动量定理
光滑
F1
F2
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。
三、动量守恒定律
1、内容：
2、表达式：
3、适用条件：
(1)系统不受外力；(理想条件)
(2)系统受到外力，但外力的合力为零；(实际条件)
(3)系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒；(近似条件）
(4)系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条，但在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒.(单向条件)
①
②
③
注意
1.确定研究对象 (系统),区分内力和外力.从而判断所选择的系统动量是否守恒.
2.在系统总动量一定(守恒)的情况下,系统中每个物体的动量可以发生很大的变化.
A、B 两辆小车之间连接一根被压缩了的弹簧后用细线栓住，现烧断细线。
若地面光滑，则烧断细线后，系统动量是否守恒？
守 恒
!
审题指导
在列车编组站里，一辆 m1 = 1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以 v1 = 2 m/s 的速度运动，碰上一辆 m2 = 2.2×104 kg 的静止货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后的运动速度。
典例分析1
③ 本题中研究的是哪一个过程？该过程的初状态和末状态分别是什么？
①本题中相互作用的系统是什么？
②分析系统受到哪几个外力的作用？是否符合动量守恒的条件？
碰撞前、后
地面摩擦力和空气阻力
远小于内力
动量守恒
m1
m2
系统
N1
N2
F2
内力
外力
F1
G1
G2
在列车编组站里，一辆 m1 = 1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以 v1 = 2 m/s 的速度运动，碰上一辆 m2 = 2.2×104 kg 的静止货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后的运动速度。
典例分析1
解析
m1
m2
x
0
沿碰撞前货车运动的方向建立坐标轴，有
v1 = 2 m/s
设两车结合后的速度为v 。
两车碰撞前的总动量为
两车碰撞后的总动量为
由动量守恒定律可得：
所以
代入数值，得
v= 0.9 m/s
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，其中质量为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 。
典例分析2
解析
m1
m2
x
0
火箭炸裂前的总动量为
炸裂后的总动量为
根据动量守恒定律可得：
解出
若m=10kg,m1=4kg;v的大小为900m/s,v1的大小为300m/s，则v2的大小为多少？
1700m/s
⑴分析题意，确定研究对象；
⑵分析作为研究对象的系统内各物体的受力情况，分清内力与外力,确定系统动量是否守恒；
⑶在确认动量守恒的前提下，确定所研究的相互作用过程的始末状态，规定正方向，确定始、末状态的动量值的表达式；
⑷列动量守恒方程；
⑸求解，如果求得的是矢量，要注意它的正负，以确定它的方向.
应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法
(1)系统性：动量守恒定律是对一个物体系统而言的，具有系统的整体性，而对物体系统的一部分，动量守恒定律不一定适用。
应用动量守恒定律的注意点
(2)矢量性：选取正方向，与正方向同向的为正，与正方向反向的为负，方向未知的，设与正方向同向，结果为正时，方向即于正方向相同，否则，与正方向相反。
(3)瞬(同)时性: 动量是一个瞬时量，动量守恒是指系统任意瞬时动量恒定。方程左边是作用前某一时刻各物体的动量的和，方程右边是作用后某时刻系统各物体动量的和。不是同一时刻的动量不能相加。
(4)相对性：由于动量的大小与参照系的选择有关，因此在应用动量守恒定律时，应注意各物体的速度必须是相对同一参照物的。
两个磁性很强的磁铁，分别固定在甲、乙两辆小车上，甲车的总质量为4kg，乙车的总质量为2kg。甲、乙两辆小车放在光滑的水平面上，它们相向运动，甲车的速度是5m/s，方向水平向右；乙车的速度是3m/s,方向水平向左。由于两车上同性磁极的相互排斥，某时刻乙车向右以8m/s的水平速度运动，求此时甲车的速度？
负号表示甲车的速度方向水平向左
课堂练习1
解析
m2
m1
以水平向右方向为正方向
（确定正方向）
v1=5m/s, v2=-3m/s, v2 =8m/s
根据动量守恒定律：
m1v1+m2v2= m1v1 +m2v2
解得：v1 =-0.5m/s
一辆平板车停止在光滑水平面上，车上一人用大锤敲打车的左端，如下图所示，在锤的连续敲打下，这辆平板车将( )
A、左右来回运动
B、向左运动
C、向右运动
D、静止不动
A
课堂练习2
解析
对人、铁锤和平板车组成的系统，系统外力之和为0，系统总动量守恒。
当锤头打下去时，锤头向右运动，车就向左运动；
举起锤头，锤头向左运动，车就向右运动；
连续敲击时，车就左右运动；
一旦锤头不动，车就会停下。
1、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。
2、动量守恒定律不仅适用于宏观、低速问题，而且适用于高速、微观的问题。
3、动量守恒定律是一个独立的实验规律,它适用于目前为止物理学研究的一切领域。
动量守恒定律的普适性
如图所示，一个质量是0.2kg的钢球，以2m/s的速度斜射到坚硬的大理石板上，入射的角度是45°，碰撞后被斜着弹出，弹出的角度也是45°,速度仍为2m/s。请你用作图的方法求出钢球动量变化的大小和方向。
思考与讨论
解析
v
v
p=mv=0.2×2=0.4kg·m/s
p'=mv‘=0.2×2=0.4kg·m/s
Δp
能用牛顿运动定律推导出动量守恒定律
三、 动量守恒定律的应用
3
动量守恒定律
课堂小结
一、动量守恒定律与牛顿运动定律
二、动量守恒定律的普适性
只涉及过程始末两个状态，与过程中力的过程和细节无关,适合于目前为止物理学研究的一切领域
第一、系统满足F外<
课后练习
1.车厢长度为l，质量为m1，静止于光滑的水平面上。车厢内有一质量为m2的物体以初速度v0向右运动，与车厢来回碰撞n次后静止于车厢内，这时车厢的速度为（ ）
A.v0，水平向右
B.0
C.m2v0/(m1+m2)
D.m2v0/ (m1-m2)
v0
C
2.一炮艇在湖面上匀速行驶，突然从艇头和艇尾同时向前和向后各发射一发炮弹，设两炮弹质量相同，相对于地面的速率也相同。炮艇所受的牵引力和阻力均不变，则炮艇的速________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
增大
课后练习
3.把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪发射出子弹时，关于枪、子弹和小车的下列说法中正确的是（ ）
A.枪和子弹组成的系统动量守恒
B.枪和小车组成的系统动量守恒
C.若忽略不计子弹和枪筒间的摩擦，枪、小车和子弹组成的系统动量才近似守恒
D.枪、子弹和小车组成的系统动量守恒
D
课后练习
4.关于动量守恒的条件，下列说法中正确的是（ ）
A．只要系统内存在摩擦力，动量不可能守恒
B．只要系统内某个物体做加速运动，动量就不守恒
C．只要系统所受合外力恒定，动量守恒
D．只要系统所受外力的合力为零，动量守恒
D
课后练习
5.某同学质量为60kg，在军事训练中要求他从岸上以2m/s的速度跳到一条向他缓缓飘来的小船上，然后去执行任务，小船的质量是140kg，原来的速度是0.5m/s，该同学上船后又跑了几步，最终停在船上。则此过程该同学动量的变化大小为__________kg.m/s，此时小船的速度大小为________m/s。
105
0.25
课后练习
6.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车上有一小孩跳到b车上，接着又立即从b车跳到a车上．小孩跳离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、b两车运动速率相等
B．a、c两车运动速率相等
C．三辆车的速率关系vc>va>vb
D．a、c两车运动方向相同
C
课后练习
解析：以漏出的沙子与车厢为相互作用的系统，
设漏出的沙子质量为m，在水平方向上不受外力，
漏出的沙子与车厢原来具有相同的水平速度v。
由动量守恒定律：Mv=mv+(M-m) v′.
所以：v′=v，即车厢的速度不变。
7.一辆装有沙子总质量为M的车厢，正以速度v在光滑的水平轨道上前进，车厢底部中间不断地由沙子漏出，问在漏沙子过程中，车厢的速度任何变化？
课后练习