1.3动量守恒定律课件（共28张PPT）高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

(共28张PPT)
第一章 动量守恒定律
第3节 动量守恒定律
学习目标
1、能运用动量定理和牛顿第三定律分析碰撞
中的动量变化。
2、在了解系统、内力、外力的基础上，理解
动量守恒定律。
3、能够运用动量守恒定律分析生产生活中的
有关现象。
第一节中我们通过分析一辆小车碰撞一辆静止小车，得出碰撞前后两辆小车的动量之和不变的结论。
课堂引入
F
F·Δt= mv' – mv0=Δp
v0
接下来我们用动量定理分别研究两个相互作用的物体，
看看是否会有新收获？
v'
F
m1
m2
动量定理给出了单个物体受力与动量变化量之间的关系
课堂引入
问题1：碰撞瞬间A、B的受力如何？它们的动量是否变化？
为什么？
任务一
研究相互作用的两个物体的动量变化
情景1：在光滑水平面上做匀速运动的两个物体A、B，质量分别为m1和m2，沿着同一直线向相同的方向运动，速度分别是v1、v2，且v2>v1。当B追上了A时发生碰撞，时间为Δt，碰撞后A、B的速度分别为v1′和v2′。
B
v2
m2
A
v1
m1
F2
m2
m1
G1
N1
N2
G2
F1
任务一
问题2：规定向右为正方向，分别列出碰撞过程A、B物体的动量定理表达式，观察分析它们的表达式，你能得出什么结论？
研究相互作用的两个物体的动量变化
B
v2
m2
A
v1
m1
B
v2'
m2
A
v1'
m1
F1
F2
m2
m1
对A应用动量定理：
对B应用动量定理：
根据牛顿第三定律：
得
两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和
p′1+ p′2= p1+ p2
B
v2
m2
A
v1
m1
B
v2'
m2
A
v1'
m1
F1
F2
m2
m1
对A应用动量定理：
对B应用动量定理：
根据牛顿第三定律：
得
一个物体的动量变化与另一物体的动量变化等大反向
p′1- p1= - (p2′+ p2)
Δp1＝－Δp2
Δp＝0
p′1+ p′2 - （p1+ p2) = 0
系统总动量的变化量为零
任务二
情景2：在粗糙水平面上运动的两个物体A、B，质量分别为m1和m2，沿着同一直线向相同的方向运动，当B追上了A时发生碰撞，时间为Δt，碰撞前瞬间的速度分别是v1、v2，碰撞后瞬间的速度分别为v1′和v2′，碰撞过程中摩擦力不能忽略
m2
m1
v2
v1
m2
m1
v2'
v1'
问题1：碰撞瞬间A、B的受力如何？它们的动量是否变化？
为什么？
问题2：规定向右为正方向，分别列出碰撞过程A、B物体的动量定理表达式，观察分析它们的表达式，你能得出什么结论？
F2
G1
N1
N2
G2
F1
f2
f2
两个物体碰撞前后的动量之和不相等
对A：
对B：
根据牛顿第三定律：
则：
问题3：对比分析两个情景碰撞过程中
（1）哪些力是AB之间的相互作用力？
（2）哪些力是AB以外物体施加的力？
系统：有相互作用的两个（或两个以上）物体构成一个系统；
内力：系统中相互作用的各物体之间的相互作用力；
外力：外部其他物体对系统的作用力；
F2
m2
m1
G1
N1
N2
G2
F1
外力
内力
内力
系统
F2
G1
N1
N2
G2
F1
f2
f2
问题3：对比分析两个情景碰撞过程，要满足什么条件才能使
两个物体碰撞前后的动量之和不变？
F2
m2
m1
G1
N1
N2
G2
F1
外力
内力
内力
系统
F2
G1
N1
N2
G2
F1
f2
f2
两个碰撞物体外部作用力的矢量和为0的情况下动量守恒
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。这就是动量守恒定律。
2.表达式：
（1）p＝p′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
(系统作用前的总动量等于作用后的总动量)．
（2）Δp1＝－Δp2或m1Δv1＝－m2Δv2
(系统内一个物体的动量变化与另一物体的动量变化等大反向)
（3）Δp＝0(系统总动量的变化量为零)
动量守恒定律
例1 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尚未离开墙壁前，b动量守恒
B．a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统动量守恒
C．a离开墙壁后，a动量守恒
D．a离开墙壁后，a和b、弹簧组成的系统动量守恒
【正确答案】D
思考与讨论：
如图，静止的两辆小车用细线相连，中间有一个压缩了的轻弹簧。
（1）烧断细绳后，由于弹力的作用，两辆小车分别向左、右运动，它们获得了动量，它们的总动量是否增加了？
（2）设小车的质量分别为m1和m2，烧断细绳后，在弹簧伸长过程中某一瞬间两车的速度大小分别为V1和V2，小车与弹簧分开瞬间速度大小变为V1'和V2'，不计摩擦力，判断下列表达式是否正确
m2
m1
① m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
② m1v1 — m2v2＝m1v1′— m2v2′
③ m1v1—m2v2＝0
④ 0＝m1v1′＋m2v2′
⑤ m1v1 — m2v2′＝m1v1′— m2v2
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。
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。
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。
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。
动量守恒定律的四性
例2 在列车编组站里，一辆质量为1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以2 m/s 的速度运动，碰上一辆质量为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。
②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？
③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？
系统合外力为摩擦力
由于摩擦力远小与系统的内力
F2
G1
N1
N2
G2
F1
f2
f2
【解析】以碰前货车的运动方向为正方向，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：
V= 0.9 m/s
v
m1
m2
小结：(近似守恒条件）
系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力（如碰撞、爆炸等），外力可以忽略不计，因而系统动量近似守恒；
练1：质量为m的子弹以水平速度v0射向静止在光滑水平面上的质量为M的木块，并留在木块中不再射出，求木块和子弹的共同速度。
v0
v共
例3一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。此时，火箭突然炸裂成两块(如图)，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。
【分析】炸裂前，可以认为火箭是由质量m1和（m-m1）的两部分组成，火箭的炸裂过程可以看作炸裂的两部分相互作用的过程。在炸裂过程中，火箭受到重力的作用，所受合外力的矢量和不为0，但是所受的重力远小于爆炸时的作用力，所以可以近似认为系统满足动量守恒定律。
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：
【解析】以 v 的方向为正
m1v1
（m-m1）v2
小结：(单向守恒条件）
系统所受外力合力不为零，但某一方向上合外力为零，则系统在这一方向上动量守恒。
60。
v2
v1
v’
系统水平方向不受外力，水平方向动量守恒：
（取v2方向为正向）
练2 一辆质量为M的小车以速率v1在光滑的水平面上运动时，恰遇一质量为m，速率为v2物体以俯角60。的速度方向落在车上并陷于车里的砂中，求此后车的速度。
动量守恒定律的条件
(1)理想条件：系统不受外力或系统受到外力，但外力的合力为零；
(2)近似条件：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；
(3)单向条件：系统所受外力合力不为零，但某一方向上合外力为零，
则系统在这一方向上动量守恒。
1.找：找研究对象(系统包括那几个物体)和研究过程；
2.析：进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒)；
3.定：规定正方向，确定初末状态动量正负号；
4.列：由动量守恒定律列方程；
5.解：解方程，得出最后的结果，并对结果进行分析。
应用动量守恒定律解题的基本步骤
动量守恒定律的普适性
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。
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。
课堂小结
定律
条件：①不受外力或受外力矢量和为零。②系统的内力远大于外力，可忽略外力，系统的总动量守恒。③系统在某一方向上满足上述，则在该方向上系统的总动量守恒。
一个系统不受外力或所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。
Δp1＝－Δp2或m1Δv1＝－m2Δv2
应用
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。
1.系统性
2.矢量性
3.瞬(同)时性
4.相对性
动量守恒