高中物理沪教版（2019）选择性必修一 课件 1.2 动量守恒定律(共25张PPT)

(共25张PPT)
第1章 碰撞与动量守恒
2.动量守恒定律
教学目标
CONTENT
01
02
03
会用实验验证动量守恒定律
会用动量守恒定律解决一些实际问题解释一些现象
理解动量守恒的意义和适用范围
两位同学在公园里划船。当小船大约离码头1.5m时，一位同学心想：自己在体育课上立定跳远的成绩从未低于2m，跳上岸绝对没有问题。于是她纵身一跃，结果……
你知道这位自信的同学为什么会掉到水里吗？
新课引入
因为船也在后退。
设碰撞过程中A、B两个木球所受的平均作用力分别为F1和F2，力的作用时间为t. 根据动量定理，A球受到的冲量为·t =
B球受到的冲量为·t =
再根据牛顿第三定律， =－ 2 t =－ 2 t
= ） =
p1+ p2 = p1+ p2
p= p
情景分析与论证
B
A
碰撞前
B
A
碰撞中
B
A
碰撞后
F1
F2
v2
v1
v2
v1
动量守恒定律
一
知能提升
1.系统：相互作用的物体构成一个系统。
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：系统外部其他物体对系统内物体的作用力。
1.内容：如果一个系统不受外力，或者所受合外力为零，这个系统的总动量保持不变，这就是动量守恒定律.
2.研究对象：两个或两个以上物体构成的系统.
3.守恒条件：
（1）系统不受外力或外力的矢量和为零.
（2）系统所受合外力虽不为零，但系统的内力远大于外力，如碰撞、爆炸.
（3）某一方向上外力矢量和为零，则系统在该方向上动量守恒.
4.动量守恒的表达式 ：
（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′ ）
（3）Δ p1 ＝－Δ p2 (两个物体组成的系统中，各自动量的增量大小相等、方向相反)
（2）Δ p＝ 0(系统总动量的增量为0)
动量守恒定律的实验验证
二
知能提升
1. 你怎样设计这个实验来验证动量守恒？
2. 应选择哪些实验仪器和器材？
3. 需要测量哪些物理量？
实验器材
实验设计
气垫导轨、光电计时器、天平、滑块（两个）、弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥等.
利用气垫导轨使两滑块发生一维碰撞，如图所示：
L
1. 质量的测量：用天平测量.
2. 速度的测量： ，式中 Δx 为滑块上挡光片的宽度， Δt 为数字计时器显示的滑块上挡光片经过光电门的时间.
3. 各种碰撞情景的实现：利用弹簧片、细绳、弹性碰撞架、胶布、撞针、橡皮泥设计各种类型的碰撞，利用滑块上加重物的方法改变碰撞物体的质量。
一个运动滑块撞击静止等质量滑块，（mAv+mB·0=mA·0+mBv）
两者交换速度，总动量不变。
一个运动滑块撞击静止滑块，撞后两者粘在一起，总动量不变。mAv=(mA+mB)v共
两个静止等质量滑块被弹簧片弹开，一个向左，一个向右，总动量依然为零。（0=mAv-mBv）
1.实验结论与你期望的结果一致吗？
2.产生误差的主要原因是什么？你是怎样减小误差的？或者你对减小误差还有哪些做法？
误差主要原因：气垫导轨是否水平.
调节气垫导轨水平，使物块连续经过两次光电门的时间相等.
交流与讨论
例1. 如图所示，光滑水平面上A、B两小车间有一弹簧，用手抓住小车并将弹簧压缩后使两小车均处于静止状态．将两小车及弹簧看做一个系统，下列说法正确的是(　　)
A．两手同时放开后，系统总动量始终为零
B．先放开左手，再放开右手后，动量不守恒
C．先放开左手，后放开右手后，总动量向左
D．无论何时放手，两手放开后，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零
典例精析
ACD
解：两手同时放开后，弹簧弹力是系统内力，系统外力（两车的重力和支持力）矢量和为零，系统动量守恒，总动量始终为零，A正确.
先放开左手，再放开右手后，两手对系统没有外力作用，此后系统动量守恒，此后系统总动量向左，B不正确，C正确.
只要两手都放开后，系统动量守恒，若同时放手系统总动量为零，若先后放手总动量不为零，D正确.
GA
GB
NA
NB
例2.一个质量为5.4 kg的保龄球，撞上一只质量为1.7 kg、原来静止的球瓶，此后球瓶以3.0 m/s的速度向前飞出，而保龄球以1.8 m/s的速度继续向前运动.求保龄球碰撞前的运动速度.
分析：保龄球与球瓶这个系统碰撞时相互作用的内力远大于系统的外力，满足动量守恒的条件.
解：取保龄球原速度方向为正方向，设碰撞前后保龄球的速度分别为v1和v1′=1.8m/s ，球瓶的速度分别为v2=0 和v2′=3m/s ，
根据动量守恒定律，碰前系统总动量等于碰后系统总动量，即
代入数据可得： v1 = 2.7m/s
p ＝ p′
m1v1 ＝ m1v1 ′ +m2v2 ′
v1′
v2′
v1
例3. 某同学用如图(甲)所示装置通过半径相同的m1、m2（ m1、m2表示质量 ）两球的碰撞来验证动量守恒定律．图中斜槽和水平槽相连．实验时先使m1球从斜槽上某一固定位置S由静止开始滚下，落到位于水平地面的记录纸上，留下痕迹．重复上述操作10次，得到10个落点痕迹．再把m2球放在水平槽上靠近槽末端的地方，让m1球仍从位置S由静止开始滚下，和m2球碰撞后，两球分别在记录纸上留下各自的落点痕迹．重复这种操作10次．其中O点是水平槽末端在记录纸上的垂直投影点．m2球落点痕迹如图(乙)所示，其中米尺水平放置，且平行于S、O所在的平面，米尺的零点与O点对齐。
例3. (1)碰撞后m2球的水平射程应取为________cm；
(2)在以下选项中，本次实验不需要进行的测量是________。
A．水平槽上未放m2球时，测量m1球落点位置到O点的距离
B．两球碰撞后，测量m1球落点位置到O点的距离
C．测量球的直径
D．测量两球的质量(或两球质量之比)
E．测量S点相对于水平槽面的高度
(3) 本次实验需要验证的表达式是________________________。
CE
64.7
=
解析：找平均落点时，应用一个尽可能小的圆把所有落点都圈在里面，圆心就是平均落点.
根据系统动量守恒，
式中时间t去掉，对等式没有影响，与平抛高度也无关.
=
1．某同学设计了一个用打点计时器验证动量守恒定律的实验，在小车A的前端粘有橡皮泥，设法使小车A做匀速直线运动，然后与原来静止的小车B相碰并粘在一起，继续做匀速运动，设计如图1所示：在小车A的后面连着纸带，电磁打点计时器的频率为50Hz，长木板下垫着小木片用以平衡摩擦力．
（1）若已得到打点纸带如图2所示，并测得各计数点间的距离，在图上标出A为运动起始的点，则应选______段来计算A碰前的速度，应选______段来计算A和B碰后的共同速度．
（2）已测得小车A的质量mA=0.4kg，小车B的质量mB=0.2kg，则由以上结果可得碰前总动量=______kgm/s，碰后总动量=______kgm/s．
BC
跟踪练习
DE
0.420
0.417
解析：AB段和CD段运动情况不稳定，应选BC段和DE段.
速度的计算：
动量的计算：
2．把一玩具枪固定在小车上,小车放在光滑的水平桌面上.枪发射出一颗子弹.对于此过程,下列说法中正确的是（ ）
A.枪和子弹组成的系统动量守恒
B.枪和车组成的系统动量守恒
C.车、枪和子弹组成的系统动量守恒
D.车、枪和子弹组成的系统近似动量守恒，因为子弹和枪筒之间有摩擦力且摩擦力的冲量甚小
C
解析：枪和子弹组成的系统，由于小车对枪有外力，枪和弹组成的系统外力之和不为零，所以动量不守恒，故A错误；枪和小车组成的系统，由于子弹对枪有作用力，导致枪和车组成的系统外力之和不为零，所以动量不守恒，故B错误；小车、枪和子弹组成的系统，在整个过程中所受合外力为零，系统动量守恒．故D错误， C正确．
3.一列车沿平直轨道以速度v0匀速前进，途中最后一节质量为m的车厢突然脱钩，若前部列车的质量为M，脱钩后牵引力不变，且每一部分所受摩擦力均正比于它的重力，则当最后一节车厢滑行停止的时刻，前部列车的速度为多大？
解：最初匀速，系统合外力为零，最后一列车厢停止前，系统牵引力、摩擦力都不变，系统合外力为零，动量守恒。
以列车初速度方向为正方向，
f2
f1
F
本节内容结束