1.3动量守恒定律 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册(共33张PPT)

(共33张PPT)
动量守恒定律
思考与讨论
静止站在光滑的冰面上，小孩推大人一把，他们各自往相反的方向运动，谁运动得更快一些？他们的总动量是多少？他们动量的变化遵循什么规律呢？
系统、内力和外力系统：两个或多个相互作用的物体构成的整体叫作系统。内力：系统中物体间的作用力。外力：系统以外的物体施加给系统内物体的力。 对于冰壶等物体的碰撞也是这样么？怎样证明这一结论？这是一个普遍的规律么？
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。
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
一
动量守恒定律
问题1：两个小球相撞后，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。
问题2：碰后各自动量改变了多少？动量的改变量有什么关系？
v1
v2
v1′
v2′
m1
m1
m2
m2
碰 前
碰 后

A
B
m2
m1
m2
m1
m2
m1
A
B
光滑
F2
F1
取向右为正方向
对A：
对B：
根据牛顿第三定律：
两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和
v> v
p′1+ p′2= p1+ p2
v
A
B
m2
m1
m2
m1
N1
G1
N2
G2
F1
F2
系统
内力
外力
问题3：碰撞前后满足动量之和不变的两个物体的受力情况是怎样？
两个碰撞的物体在所受外部对它们的作用力的矢量和为0的情况下动量守恒。
如果一个系统不受外力，或者所受合外力为0，无论这一系统的内部发生了何种形式的相互作用，这个系统的总动量保持不变。
1.内容：
动量守恒定律
2.公式：
(1)m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'
3.条件：
(1)系统不受外力；
(2)系统受到外力，但外力的合力为零。
(2)m1 v1= -m2 v2
3.条件：
(3)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)
m
v1
v2
mv1+(-Mv2)=0
4、动量守恒定律的几个特性：系统性研究对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统相对性应用时,系统中各物体在相互作用前后的速度必须相对于同一惯性系,通常均为对地的速度瞬时性初动量必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量,末动量必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量,不同时刻的动量一般不能相加矢量性对于作用前后物体的运动方向都在同一直线上的问题,应先选取正方向,与选取的正方向一致的动量为正值,相反的为负值 分析与思考：
如图，光滑桌面上静止的两辆小车用细线相连，中间有一个压缩了的轻质弹簧。烧断细线后，两辆小车分别向左、右运动过程中它们的动量守恒吗？
答：系统所受合外力为零，动量守恒。
分析与思考：
若放在墙角把细线烧断呢？
墙壁给小车有外力，动量不守恒。
分析与思考：在光滑的水平地面上有两辆小车，在两小车上各绑一个条形磁铁，他们在相向运动的过程中系统动量守恒吗？
两小车在运动过程中，相互排斥的磁力属于内力，整个系统所受的外力(即重力和支持力) 的矢量和为零，所以系统动量守恒。
v1
v2
分析与思考：
子弹和木块组成的系统在以下情况中动量是否守恒？子弹打进木块的瞬间；
子弹打进木块的瞬间，可以认为子弹和木块这个系统动量守恒(内力>>外力且作用时间极短)
v
分析与思考：子弹和木块组成的系统在以下情况中动量是否守恒？子弹打进木块后一起压缩弹簧向左运动过程中。
子弹打进木块后一起压缩弹簧向左运动过程中，墙壁通过弹簧给子弹和木块组成的系统外力向右，系统动量不守恒。
v
1、(多选)关于动量守恒的条件，下列说法正确的是(　　)A．只要系统内有摩擦力，动量就不可能守恒B．只要系统所受合外力为零，系统动量就守恒C．系统加速度为零，系统动量一定守恒D．只要系统所受合外力不为零，则系统在任何方向上动量都不可能守恒BC2、右图所反映的物理过程中，系统动量守恒的是（ ）A.只有甲和乙B.只有丙和丁C.只有甲和丙D.只有乙和丁C3、如图所示，质量为m的光滑弧形槽静止在光滑水平面上，槽底部与水平面平滑连接，一个质量也为m的小球从槽上高h处由静止开始下滑，则小球下滑过程中（　　）
A．小球和槽组成的系统动量守恒
B．槽对小球的支持力不做功
C．重力对小球做功的瞬时功率一直增大
D．地球、小球和槽组成的系统机械能守恒
【答案】D
【详解】A．小球下滑过程中，小球与槽组成的系统所受合外力不为零，所以系统动量不守恒，故A错误；B．小球下滑过程中，小球的位移方向与槽对小球的支持力方向的夹角为钝角，故支持力做负功，故B错误；C．刚开始时小球速度为零，重力的瞬时功率为零，当小球到达槽底部时，速度方向水平，与重力方向垂直，重力的瞬时功率为零，所以重力的瞬时功率先增大后减小，故C错误；D．由于水平面光滑，所以小球下滑过程中，地球、小球和槽组成的系统机械能守恒，故D正确。
二
动量守恒定律的普适性
生活场景的应用
速滑接力比赛
斯诺克比赛
冰壶比赛
高速微观领域的应用
正负电子对撞实验
宇宙大爆炸
原子核裂变反应
动量守恒定律的优越性：
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。不仅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。
三
动量守恒定律的应用
解：
v
m1
m2
以碰前货车的运动方向为正方向（以v1 方向为正），
则v1 = 2 m/s ，v2 = 0
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1. 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。
v
m1
m-m1
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
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(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。
解：炸裂过程中内力远大于外力，炸裂的两部分组成的系统动量守恒。以v方向为正。
⑴找：找研究对象(系统包括哪几个物体)和研究过程；
⑵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)；
⑶定：规定正方向，确定初末状态动量正负号；
⑷列：由动量守恒定律列方程；
⑸解：解方程，得出最后的结果，并对结果进行分析。
规律总结
应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法
1、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
2、如图所示,质量为m0的小船在静止水面上以速率v0向右匀速行驶,一质量为m的救生员站在船尾,相对小船静止。若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率为(　　)C
动量守恒定律
（2）公式：m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'；m1 v1= -m2 v2
（3）条件
（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
①系统不受外力；
②系统受到外力，但外力的合力为零；
③系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力；
④在某一方向上不受外力或合外力为零或内力远大于外力。
谢谢