1.3 动量守恒定律 课件（19张PPT）高二物理人教版（2019）选择性必修1

第3节 动量守恒定律
第一章 动量守恒定律
有两位同学原来静止在滑冰场上，不论谁推谁一下(如图)，两个人都会向相反方向滑去，他们的动量都发生了变化。两个人本来都没有动量，现在都有了动量，他们的动量变化服从什么规律呢？现在来探究这个规律。
1.能运用动量定理和牛顿第三定律分析碰撞现象中的动量变化。
2.理解动量和动量的变化量的概念，并会计算动量的变化量。
3.在了解系统、内力和外力的基础上，理解动量守恒定律。
4.了解动量守恒定律的普遍适用性和牛顿运动定律适用范围的局限性。
知识点一、相互作用的两个物体的动量改变
[创设情景]
问题1：单个物体动量改变的原因是什么？例如小球在光滑水平面上撞墙后反弹回来。
小球在碰撞过程中受到墙作用力的冲量，使它的 动量发生改变，且 F?t＝p′- p。
问题2：两个小球相撞后，它们的动量是否变化？动量改变的原因是什么？
两个小球相撞后，它们的各自的动量都发生改变，因为受到对方的冲量。
各自动量改变了多少呢？动量的改变量有什么关系吗？
[分析]
碰撞之前总动量：P=P1+P2=m1v1+m2v2
碰撞之后总动量：P’=P’1+P’2=m1v’1+m2v’2
∵ F1 = – F2
即 m1v1’-m1v1=-(F2t=m2v2’-m2v2 )
m1v1+ m2v2=m1v1’+F2t=m2v2’
p = p'
在碰撞过程中,m1所受m2 对它的作用力是F1，
根据动量定理：F1t=m1v1’-m1v1
m2所受m1对它的作用力是F2，根据动量定理: F2t=m2v2’-m2v2
∴
故
?
A
B
m2
m1
m2
m1
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
（一）系统 内力和外力
知识点二、动量守恒定律
?
（二）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。这就是动量守恒定律。
2、表达式
① p = p'
m1v1+ m2v2=m1v1’+m2v2’
② ? p1 = -? p2
③ ? p = 0
系统相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量
系统总动量增量为0
两物体动量增量大小相等、方向相反
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)
4.应用动量守恒定律的注意点
(1)系统性：动量守恒定律是对一个系统而言的，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。
(3)瞬(同)时性: 动量是一个瞬时量，动量守恒是指系统任意时刻动量守恒。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。
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
思考
例题1：在列车编组站里，一辆m1=1.8×104kg 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。
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？
?
m1
m2
系统
N1
N2
F2
内力
外力
F1
G1
G2
?
m1
m2
x
0
解:沿碰撞前货车运动的方向建立坐标轴，有v1=2m/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
例题2：一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。
?
m1
m2
x
0
解:火箭炸裂前的总动量为
解出
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
练一练
1、车厢长度为????，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、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
知识点三、动量守恒定律的普适性
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
动量守恒定律的推导
内容：
表达式：m1v1+ m2v2=m1v1’+m2v2’
守恒条件
应用
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。