1.2 动量守恒定律及其应用（27张PPT）课件 2024-2025学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第一册

(共27张PPT)
第一章 动量及其守恒定律
第2节 动量守恒定律及其应用
在连续的敲打下，平板车会怎样运动呢？
在冰壶比赛中，一只冰壶撞击另一只冰壶后，两只冰壶的运动状态都将发生变化，
这种碰撞类运动有什么规律？
1.知道系统、内力、外力的概念。
2.理解动量守恒定律的内容，理解其守恒的条件。
3.会用动量守恒定律解决碰撞问题。
4. 知道反冲现象的特点。
两个穿滑冰鞋的同学静止站在溜冰场上，不论谁推对方，两人都会向相反方向滑去，在推动前，两人的动量都为0; 推动后，每个人 的动量都主生了变化。那么，他们的总动量在推动前后是否也发生了变化呢
01 动量守恒定律
实验与探究：
动量变化规律的实验探索
两个质量相等且带有弹片的滑块装上相同的遮光板，放置在气垫导轨的中部。将两滑块靠在一起并压缩弹片，用细线把它们拴住，两滑块处于停止状忘。烧断细钱，两滑就被弹片弹开后朝相反方向做匀速运动，测量遮光板通过光电门的时间，计算滑块的速度。在两滑块弹开前后，它们的总动量变化了吗
增加其中一个滑块的质量，使其质量是另一个的2倍，重复以上实验。两滑块在弹开前后的总动量会发生变化吗？
实验结果表明，在气垫导轨上，元论两滑块的质量是杏相等，它们在被弹开前的总动 量为 0 ，弹开后的总动量也几乎为0。这说明气垫导轨上的两滑块在相互作用前后的总动量几乎是不变的。
1.内容：一个系统不受外力或者所受合外力为 0 时，这个系统的总动量保持不变。这称为动量守恒定律。
思考：小船停靠湖边时，如果船还未拴住，人便匆匆上岸，人有可能会掉入水中。为什 么会出现这种情况 试用动量守恒定律解释，并与同学讨论交流。
解答：如果船还未拴住，那么在人跳上岸的过程，忽略水对船的阻力作用，人与船组成的系统满足动量守恒。人起跳后，在人获得一个指向岸边的速度的同时，船将获得一个远离岸边是速度。如果人仍按照固定的经验起跳，人就有可能会掉入水中。
2.通过动量定理进行推导动量守恒定律
如图在光滑水平桌面上做匀速运动的两个小球A、B，质量分别是m1和m2，沿同一直线向同一方向运动，速度分别是 1 和2 ，2 ＞1。当B追上A时发生碰撞。碰撞后A、B的速度分别是 1′和2′ 。碰撞过程中A所受B对它的作用力是 F1，B所受A对它的作用力是 F2。碰撞时，两物体之间力的作用时间很短，用 Δ t 表示。
v2
v1
v2′
v1′
m2
m2
m1
m1
B
A
A
B
(1)碰撞过程中B对A的冲量：F1Δ t ＝ m11′ － m11
(2)碰撞过程中A对B的冲量：F2 Δ t ＝ m22′ － m22
(3)根据牛顿第三定律 F1 ＝ －F2
(4)整理后得：m11′ m22′ ＝ m11 m22
v2
v1
v2′
v1′
m2
m2
m1
m1
B
A
A
B
这说明，两物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和，并且该关系式对过程中的任意两时刻的状态都适用。
v2
v1
v2′
v1′
m2
m2
m1
m1
B
A
A
B
N2
N1
G2
G1
F2
F1
那么，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的呢？
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。
内力：系统中物体间的作用力叫做内力。
外力：系统以外的物体施加给系统内物体的力，叫做外力。
3.动量守恒定律内容：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。
4.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′
(2) m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作用后的动量和。
(3) Δp1＝－Δp2，相互作用的两个物体动量的增量等大反向。
(4) Δp＝0，系统总动量的增量为零。
5.适用条件
(1)系统不受外力；(理想条件)
在光滑水平面上有两个载有磁铁的相对运动的小车，
两小车组成的系统动量守恒么？
N2
G2
N1
G1
F1
F2
两小车在运动过程中，相互排斥的磁力属于内力，整个系统的外力即重力和支持力的和为零，所以系统动量守恒。
(2)系统受到外力，但外力的合力为零；(实际条件)
(3)系统所受合外力虽然不为零，但系统的内力远大于外力时，如碰撞、爆炸等现象中，系统的动量可看成近似守恒；
(4)系统所受合外力不为 0，但在某一方向上受到的合外 力为 0，则在该方向上系统的总动量仍然守恒
例题：冬季雨雪天气时，公路上容易发生交通事故。在结冰的公路上，一辆质量为 1.8 X 103 kg的轻型货车尾随另一辆质量为1.2 X 103 kg 的轿车同向行驶，因货车未及时刹车而发生追尾(即碰撞)。若追尾前瞬间货车速度大小为 36 km/h ，轿车速度大小为 18km/h,刚追尾后两车视为紧靠在一起，此时两车的速度多大
分析:以两车组成的系统为研究对象，该系统受到的外力有重力、支持力和摩擦力。由于碰 撞时间很短，碰撞过程中系统所受合外力通常远小于系统内力，可近似认为在该碰撞过程 中系统动量守恒。根据动量守恒定律，可求出两车的共同速度。
解：设货车质量为 m1,轿车质量为m2，碰撞前货车速度为v1、轿车速度为v2，碰撞后两车速度为 v。选定两车碰撞前的速度方向为正方向
由题意可知， m1 = 1.8 10 3kg ，m2 = 1.2 103kg, v1=36km/h, v2=18km/h
由动量守恒定律得m1v1 + m2v2 =（m1 + m2）v
=28.8km/h
所以，刚追尾后两车的速度为 28.8 km/h。
⑴找：找研究对象(系统包括那几个物体)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。
应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法
拓展：斜碰中的动量守恒
以上讨论的碰撞都是一维碰撞，即碰撞前后的速 度方向均在同一直线上，也称为正碰或对心碰撞。如果碰撞前后的速度方向不在同一直线上，这种碰撞 称为斜碰。
在图 所示的台球斜碰中，可把两王树见为一个 系统，在碰撞过程中，两球相互作用的内力远大于它们受到的外力，因此可近似认为系统的动量守恒。
动量守恒表示系统动量的大小和方向都不变，系统的动量在
各方向的分量也是守恒的。对于有的斜碰，即使整个系统的
总动量不守 恒，也有可能在某方向上的分量是守恒的，人们
常常利用这些特点解决问题。
1.将气球充气后松口释放，气球会沿与喷气方向相反的方向飞去。喷出的空气具有动量，由动量守恒定律可知，气球要向相反方向运动，这就是一种反冲运动。
2.要 点：
b. 一个物体分为两个部分
内力作用下
c. 两部分运动方向相反
02 反冲运动与火箭
3.物理原理：
作用前：P = 0
作用后: P' = m v + M V
则根据动量守恒定律有： P' = P
即 m v + M V = 0 故有：V = ( m / M ) v
负号就表示作用后的两部分运动方向相反
遵循动量守恒定律
4.反冲现象的应用及防止：
(1)应用：
火箭发射
火箭的飞行应用了反冲的原理，靠喷出气流的反冲作用来获得巨大速度。当火箭推进剂燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的动量，火箭获得大小相等、方向相反的动量，因而发生连续的反冲现象，随着燃料的消耗，火箭质量减小，加速度增大，当燃料完全消耗后，火箭即以获得的速度沿着预定轨道飞行。
用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响
(2)防止：
炮弹射击时要固定好后座
1.一物体从A点运动到B点的过程中,其末动能变为初动能的8倍,下列判断正确的是( )
A.物体的动量可能不变
B.物体的末动量大小变为初动量大小的2倍
C.物体的末动量变为初动量的16倍
D.物体的初动量和末动量的方向一定相同
B
2. 如图所示，光滑水平面上两玩具小车中间夹一压缩了的轻弹簧，两手分别按住小车，使它们静止，对两车及弹簧组成的系统，下列说法中正确的是（　　）
D
A.两手同时放开后，系统总动量始终为非零的某一数值
B.先放开左手，后放开右手，之后动量不守恒
C.先放开左手，后放开右手，总动量向右
D.无论何时放手，两手放开后的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零
3.下列所描述的事例或应用中，没有利用反冲原理的是（　　）
A.喷灌装置的自动旋转
B.章鱼在水中前行和转向
C.运载火箭发射过程
D.码头边轮胎的保护作用
D
4. 如图所示，在光滑水平面上有两个木块A、B，木块B静止，且其上表面左端放置着一小物块C。已知mA=mB=0.2 kg，mC=0.1 kg，现使木块A以初速度v=2 m/s沿水平方向向右滑动，木块A与B相碰后具有共同速度（但不粘连），C与A、B间均有摩擦。求：
（1）木块A与B相碰瞬间木块A的速度及小物块C的速度大小；
（2）若木块A足够长，小物块C的最终速度。
解：（1）木块A与B相碰过程，A与B组成的系统动量守恒，则有，解得=1 m/s。
小物块C的速度为0。
（2）C滑上A后，摩擦力使C加速、使A减速，直至A、C具有共同速度，以A、C为系统，由动量守恒定律得，
解得= m/s。
1.定律内容：一个系统不受外力或者所受合外力为 0 时，这个系统的总动量保持不变。这称为动量守恒定律
2.公式表达：
3.反冲运动与火箭
(2) m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
(3) Δp1＝－Δp2
(4) Δp＝0
(1) p＝p′