1.3 动量守恒定律 (共21张PPT) 课件 2024-2025学年高二物理粤教版（2019）选择性必修第一册

(共21张PPT)
第一章 动量和动量守恒定律
第3节 动量守恒定律
F
F·t= mvt – mv0
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？
F
m
m
动量定理给出了单个物体受力与动量变化量之间的关系
vt
系统：我们把两个（或多个）相互作用的物体构成的整体叫做系统。
内力：系统内物体间的相互作用力叫做内力。
外力：系统以外的物体施加给系统内物体的力，叫做外力。
关于碰撞的几个基本概念
01 动量守恒定律的推导
情境：如图所示，物体1和物体2在光滑的水平面上碰撞。设物体1和物体2的质量分别为m1，m2 ，碰撞前，物体1和物体2的速度分别为 v1，v2 ，碰撞后，物体1和物体2的速度分别为 v1’、v2’ 。
（1）物体1的动量变化是多少？
（2）物体2的动量变化是多少？
（3）物体1和物体2的动量变化有什么联系？
对于物体1，根据动量定理：
对于物体2，根据动量定理：
根据牛顿第三定律：
得到：
1.动量守恒定律内容：
物体在碰撞时，如果系统所受的合外力为零，则系统的总动量保持不变。
2.动量守恒定律表达式：
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.动量守恒定律的适用条件：
①理想条件：系统不受外力作用或所受合外力为零；
②近似条件：系统所受合外力虽然不为零，但系统所受的内力远大于外力；
③单方向的动量守恒条件：系统在某一方向上不受外力或所受合外力为零，或者在某一方向上所受的内力远大于外力，系统在这一方向动量守恒。
4. 动量守恒定律的性质：
系统性：动量守恒定律的研究对象是一个系统。
矢量性：动量守恒定律的表达式是一个矢量式子。
相对性：系统中各物体在相互作用前后的动量，必须相对同一参考系。
同时性：系统在初、末状态的总动量必须是相互作用前后同一时刻的总动量。
02 动量守恒定律的验证
【思考问题】如图所示的装置常用来验证动量守恒定律。根据动量守恒定律的原理，结合装置图，思考下列问题。
（1）利用如图装置，如何实现两个小球碰撞过程满足动量守恒的条件？
（2）如何测量两个钢球碰撞前后的速度？
（3）实验中需要记录哪些数据？
1.实验目的：
（1）验证动量守恒定律；
（2）体会将不易测量的物理量转换为与之有线性关系的易测量的物理量的实验设计思想。
2.实验器材：
斜槽轨道，半径相等、质量不同的两个钢球，支球柱，木板，白纸，复写纸，小铅锤，天平，毫米刻度尺
3.实验过程：
（1）安装实验仪器，通过水平调节螺钉使斜槽末端处于水平，钢球放在上面能保持静止状态.在木板上依次铺上白纸、复写纸.利用重垂线在白纸上分别标注斜槽水平段端口、靶球初位置（支球柱）在白纸平面的投影点O和点 O'.
（2）用天平测出两个大小相同、但质量不同的钢球的质量，质量大的钢球m1作为入射球，质量小的钢球m2作为靶球.
（3）先让入射球单独从斜槽上端紧靠定位板的位置自由滑下，在白纸上留下落地碰撞的痕迹.
（4）让入射球从斜槽上端同一位置自由滑下，与放在支球柱上的靶球发生碰撞，两球分别在白纸上留下落地碰撞的痕迹.
（5）测出入射球 m1两次落地碰撞点与点O'的距离s和s1，靶球 m2落地碰撞点与点 O'的距离 s2.
由于钢球离开斜槽末端后做平抛运动，钢球下落的高度相同，所以它们的飞行时间相等，故钢球飞出的水平距离与飞出速度成正比.因此，若m1s在实验误差允许范围内与m1s1+m2s2相等，就验证了两钢球碰撞前后总动量守恒.
6.实验注意事项：
（1）入射球的质量必须大于靶球的质量。
（2）每次都要控制入射球从相同的高度自由滑下。
（3）在调节实验装置时，要使固定在桌边的斜槽末端水平，支球柱与槽口间距等于钢球直径，而且两球相碰时处在同一高度。
（4）实验过程中确保实验桌、斜槽、记录所用的白纸的位置始终保持不变。
1.如图所示,在光滑水平面上质量分别为mA=2 kg、mB=4 kg,速率分别为vA=5 m/s、vB=2 m/s的A、B两小球沿同一直线相向运动,则( )
A.它们碰撞前的总动量是18 kg·m/s,方向水平向右
B.它们碰撞后的总动量是18 kg·m/s,方向水平向左
C.它们碰撞后的总动量是2 kg·m/s,方向水平向左
D.它们碰撞前的总动量是2 kg·m/s,方向水平向右
D
2. 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。
（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。
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。
3.某同学用如图所示的装置做验证动量守恒定律的实验。先将a球从斜槽轨道上某固定点处由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复10次;再把同样大小的b球放在斜槽轨道末端水平段的最右端上,让a球仍从固定点由静止开始滚下,和b球相碰后,两球分别落在记录纸的不同位置处,重复10次。
(1)本实验必须测量的物理量有 。(填写选项对应的字母)
A.斜槽轨道末端距水平地面的高度H
B.小球a、b的质量ma、mb
C.小球a、b的半径r
D.小球a、b离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间t
E.记录纸上O点到A、B、C各点的距离OA、OB、OC
F.a球固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h
B、E
(2)放上被碰小球b,两球(ma>mb)相碰后,小球a、b的落地点依次是图中水平面上的 点和 点。
(3)某同学在做实验时,测量了过程中的各个物理量,利用上述数据验证碰撞中的动量守恒,那么判断的依据是看 和 在误差允许范围内是否相等。
A
C
maOB
maOA+mbOC
一、系统、内力、外力
二、动量守恒定律
三、动量守恒定律的验证
内容
表达式： m1v1 + m2v2 ＝ m1v1′ + m2v2′
适用条件