人教版物理选修3-5同步课件：第16章 第3节 动量守恒定律
文档属性
| 名称 | 人教版物理选修3-5同步课件：第16章 第3节 动量守恒定律 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-01-03 13:21:36 | ||
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文档简介
课件42张PPT。动量守恒定律第十六章第三节 动量守恒定律 第十六章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．系统
相互作用的两个或几个物体组成一个力学________。
2．内力
系统__________物体间的相互作用力。
3．外力
系统__________的物体对系统__________的物体的作用力。系统、内力和外力系统 内部 以外 以内 1．内容
如果一个系统不受__________，或者所受__________的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。
2．表达式
对两个物体组成的系统，常写成：
p1＋p2＝____________或m1v1＋m2v2＝________________
3．适用条件
系统不受__________或者所受__________之和为零。动量守恒定律外力 外力 p1′＋p2′ m1v1′＋m2v2′ 外力 外力
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__________领域。
动量守恒定律的普适性一切 一、对动量守恒定律的理解
1．研究对象
相互作用的物体组成的系统。
2．对系统“总动量保持不变”的理解
(1)系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等，不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等。
(2)系统的总动量保持不变，但系统内每个物体的动量可能都在不断变化。
(3)系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和，总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变。
3．表达式
a．p＝p′，表示系统的总动量保持不变；
在一维情况下，对由A、B两物体组成的系统有：m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2。
b．Δp1＝－Δp2，表示一个物体的动量变化与另一个物体的动量变化大小相等、方向相反；
c．Δp＝0，表示系统的总动量增量为零，即系统的总动量保持不变。
4．动量守恒定律的“五性”
(1)条件性：动量守恒定律是有条件的，应用时一定要首先判断系统是否满足守恒条件。
a．系统不受外力作用，这是一种理想化的情形，如宇宙中两星球的碰撞，微观粒子间的碰撞都可视为这种情形。
b．系统虽然受到了外力的作用，但所受外力的和——即合外力为零。象光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形，两物体所受的重力和支持力的合力为零。
c．系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时，系统的总动量近似守恒。抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间，弹片所受火药的内力远大于其重力，重力完全可以忽略不计，动量近似守恒。
d．系统所受的合外力不为零，即F外≠0，但在某一方向上合外力为零(Fx＝0或Fy＝0)，则系统在该方向上动量守恒。
e．系统受外力，但在某一方向上内力远大于外力，也可认为在这一方向上系统的动量守恒。
(2)矢量性：定律的表达式是一个矢量式。
a．该式说明系统的总动量在任意两个时刻不仅大小相等，而且方向也相同。
b．在求系统的总动量p＝p1＋p2＋…时，要按矢量运算法则计算。
(3)相对性：动量守恒定律中，系统中各物体在相互作用前后的动量，必须相对于同一惯性系，各物体的速度通常均为相对于地的速度。
(4)同时性：动量守恒定律中p1、p2…必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量，p1′、p2′…必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量。
(5)普适性：动量守恒定律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组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统。
特别提醒：
(1)分析动量守恒时要着眼于系统，要在不同的方向上研究系统所受外力的矢量和。
(2)要深刻理解动量守恒的条件。
(3)系统动量严格守恒的情况是很少的，在分析守恒条件是否满足时，要注意对实际过程的理想化。答案：当把锤头打下去时，锤头向右摆动，系统总动量要为零，车就向左运动；举起锤头时，锤头向左运动，车就向右运动。用锤头连续敲击时，车只是左右运动，一旦锤头不动，车就会停下来，所以车不能持续向右运动。二、应用动量守恒定律解题的基本步骤
1．分析题意，合理地选取研究对象，明确系统是由哪几个物体组成的。
2．分析系统的受力情况，分清内力和外力，判断系统的动量是否守恒。
3．确定所研究的作用过程。选取的过程应包括系统的已知状态和未知状态，通常为初态到末态的过程，这样才能列出对解题有用的方程。
4．对于物体在相互作用前后运动方向都在一条直线上的问题，设定正方向，各物体的动量方向可以用正、负号表示。
5．建立动量守恒方程，代入已知量求解。动量是否守恒的判断D．无论是否同时放手，只要两手都放开后，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零
解析：当两手同时放开时，系统的合外力为零，所以系统的动量守恒，又因为开始时总动量为零，故系统总动量始终为零，选项A正确；先放开左手，左边的小车就向左运动，当再放开右手后，系统所受合外力为零，故系统的动量守恒，放开右手时总动量方向向左，放开右手后总动量方向也向左，故选项B错而C、D正确。综合上述分析可知选项A、C、D正确。
答案：ACD
A．仅当A、B与平板车上表面间的动摩擦因数之比为μA∶μB＝2∶3时， A、B、C组成系统的动量才守恒
B．无论A、B与平板车上表面间的动摩擦因数是否相同， A、B、C组成系统的动量都守恒
C．因为F1、F2等大反向，故A、B组成的系统的机械能守恒
D．若A、B与小车C上表面间的动摩擦因数相同，则C与B的运动方向相同
答案：B·
解析：取A、B、C组成的系统为研究对象，当施加等大反向的水平恒力时，该系统所受的合外力为零，系统的动量守恒，故A错B对；因F1、F2对A、B做正功，故A、B组成的系统机械能增加，C错；若动摩擦因数相同，则摩擦力fA>fB，故C与A运动的方向相同，所以选项D错误。
动量守恒的应用解析：(1)A与B碰后瞬间，C的运动状态未变，B速度最大。由A、B系统动量守恒(取向右为正方向)有：
mAv0＋0＝－mAvA＋mBvB
代入数据得：vB＝4m/s。
(2)B与C相互作用使B减速、C加速，由于B板足够长，所以B和C能达到相同速度，二者共速后，C速度最大，由B、C系统动量守恒，有
mBvB＋0＝(mB＋mC)vC
代入数据得：vC＝3.2m/s
答案：(1)4m/s (2)3.2m/s答案：0.02m/s 远离空间站方向
解析：根据动量守恒，(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB，代入数 据可解得vB＝0.02m/s，方向为离开空间站方向。动量守恒的临界问题解析：如图所示，在甲推出箱子的过程中，甲和箱子组成的系统动量守恒。乙接到箱子并和乙一起运动的过程中，乙和箱子组成的系统动量也是守恒的，分别选甲、箱子为研究对象，箱子、乙为研究对象求解。要想刚好避免相撞，要求乙抓住箱子后与甲的速度正好相等。
设甲推出箱子后的速度为v1，箱子的速度为v，乙抓住箱子后的速度v2。
对甲和箱子，推箱子前后动量守恒，以初速度方向为正，由动量守恒定律：(M＋m)v0＝mv＋Mv1 ①
对乙和箱子，抓住箱子前后动量守恒，以箱子初速方向为正，由动量守恒定律有：
mv－Mv0＝(m＋M)v2 ②
刚好不相撞的条件是：v1＝v2 ③
联立①②③解得：v＝5.2m/s，方向与甲和箱子初速的方向一致。
答案：5.2m/s，方向与甲的初速度方向相同
点评： 本题从动量守恒定律的应用角度看并不难，但需对两个物体的运动关系分析清楚(乙和箱子、甲的运动关系如何，才能不相撞)。这就需要我们要将“不相撞”的实际要求转化为物理条件，即：甲、乙可以同方向运动，但只要乙的速度不小于甲的速度，就不可能相撞。答案：3次正确答案：B
相互作用的两个或几个物体组成一个力学________。
2．内力
系统__________物体间的相互作用力。
3．外力
系统__________的物体对系统__________的物体的作用力。系统、内力和外力系统 内部 以外 以内 1．内容
如果一个系统不受__________，或者所受__________的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。
2．表达式
对两个物体组成的系统，常写成：
p1＋p2＝____________或m1v1＋m2v2＝________________
3．适用条件
系统不受__________或者所受__________之和为零。动量守恒定律外力 外力 p1′＋p2′ m1v1′＋m2v2′ 外力 外力
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__________领域。
动量守恒定律的普适性一切 一、对动量守恒定律的理解
1．研究对象
相互作用的物体组成的系统。
2．对系统“总动量保持不变”的理解
(1)系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等，不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等。
(2)系统的总动量保持不变，但系统内每个物体的动量可能都在不断变化。
(3)系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和，总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变。
3．表达式
a．p＝p′，表示系统的总动量保持不变；
在一维情况下，对由A、B两物体组成的系统有：m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2。
b．Δp1＝－Δp2，表示一个物体的动量变化与另一个物体的动量变化大小相等、方向相反；
c．Δp＝0，表示系统的总动量增量为零，即系统的总动量保持不变。
4．动量守恒定律的“五性”
(1)条件性：动量守恒定律是有条件的，应用时一定要首先判断系统是否满足守恒条件。
a．系统不受外力作用，这是一种理想化的情形，如宇宙中两星球的碰撞，微观粒子间的碰撞都可视为这种情形。
b．系统虽然受到了外力的作用，但所受外力的和——即合外力为零。象光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形，两物体所受的重力和支持力的合力为零。
c．系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时，系统的总动量近似守恒。抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间，弹片所受火药的内力远大于其重力，重力完全可以忽略不计，动量近似守恒。
d．系统所受的合外力不为零，即F外≠0，但在某一方向上合外力为零(Fx＝0或Fy＝0)，则系统在该方向上动量守恒。
e．系统受外力，但在某一方向上内力远大于外力，也可认为在这一方向上系统的动量守恒。
(2)矢量性：定律的表达式是一个矢量式。
a．该式说明系统的总动量在任意两个时刻不仅大小相等，而且方向也相同。
b．在求系统的总动量p＝p1＋p2＋…时，要按矢量运算法则计算。
(3)相对性：动量守恒定律中，系统中各物体在相互作用前后的动量，必须相对于同一惯性系，各物体的速度通常均为相对于地的速度。
(4)同时性：动量守恒定律中p1、p2…必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量，p1′、p2′…必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量。
(5)普适性：动量守恒定律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组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统。
特别提醒：
(1)分析动量守恒时要着眼于系统，要在不同的方向上研究系统所受外力的矢量和。
(2)要深刻理解动量守恒的条件。
(3)系统动量严格守恒的情况是很少的，在分析守恒条件是否满足时，要注意对实际过程的理想化。答案：当把锤头打下去时，锤头向右摆动，系统总动量要为零，车就向左运动；举起锤头时，锤头向左运动，车就向右运动。用锤头连续敲击时，车只是左右运动，一旦锤头不动，车就会停下来，所以车不能持续向右运动。二、应用动量守恒定律解题的基本步骤
1．分析题意，合理地选取研究对象，明确系统是由哪几个物体组成的。
2．分析系统的受力情况，分清内力和外力，判断系统的动量是否守恒。
3．确定所研究的作用过程。选取的过程应包括系统的已知状态和未知状态，通常为初态到末态的过程，这样才能列出对解题有用的方程。
4．对于物体在相互作用前后运动方向都在一条直线上的问题，设定正方向，各物体的动量方向可以用正、负号表示。
5．建立动量守恒方程，代入已知量求解。动量是否守恒的判断D．无论是否同时放手，只要两手都放开后，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零
解析：当两手同时放开时，系统的合外力为零，所以系统的动量守恒，又因为开始时总动量为零，故系统总动量始终为零，选项A正确；先放开左手，左边的小车就向左运动，当再放开右手后，系统所受合外力为零，故系统的动量守恒，放开右手时总动量方向向左，放开右手后总动量方向也向左，故选项B错而C、D正确。综合上述分析可知选项A、C、D正确。
答案：ACD
A．仅当A、B与平板车上表面间的动摩擦因数之比为μA∶μB＝2∶3时， A、B、C组成系统的动量才守恒
B．无论A、B与平板车上表面间的动摩擦因数是否相同， A、B、C组成系统的动量都守恒
C．因为F1、F2等大反向，故A、B组成的系统的机械能守恒
D．若A、B与小车C上表面间的动摩擦因数相同，则C与B的运动方向相同
答案：B·
解析：取A、B、C组成的系统为研究对象，当施加等大反向的水平恒力时，该系统所受的合外力为零，系统的动量守恒，故A错B对；因F1、F2对A、B做正功，故A、B组成的系统机械能增加，C错；若动摩擦因数相同，则摩擦力fA>fB，故C与A运动的方向相同，所以选项D错误。
动量守恒的应用解析：(1)A与B碰后瞬间，C的运动状态未变，B速度最大。由A、B系统动量守恒(取向右为正方向)有：
mAv0＋0＝－mAvA＋mBvB
代入数据得：vB＝4m/s。
(2)B与C相互作用使B减速、C加速，由于B板足够长，所以B和C能达到相同速度，二者共速后，C速度最大，由B、C系统动量守恒，有
mBvB＋0＝(mB＋mC)vC
代入数据得：vC＝3.2m/s
答案：(1)4m/s (2)3.2m/s答案：0.02m/s 远离空间站方向
解析：根据动量守恒，(mA＋mB)v0＝mAvA＋mBvB，代入数 据可解得vB＝0.02m/s，方向为离开空间站方向。动量守恒的临界问题解析：如图所示，在甲推出箱子的过程中，甲和箱子组成的系统动量守恒。乙接到箱子并和乙一起运动的过程中，乙和箱子组成的系统动量也是守恒的，分别选甲、箱子为研究对象，箱子、乙为研究对象求解。要想刚好避免相撞，要求乙抓住箱子后与甲的速度正好相等。
设甲推出箱子后的速度为v1，箱子的速度为v，乙抓住箱子后的速度v2。
对甲和箱子，推箱子前后动量守恒，以初速度方向为正，由动量守恒定律：(M＋m)v0＝mv＋Mv1 ①
对乙和箱子，抓住箱子前后动量守恒，以箱子初速方向为正，由动量守恒定律有：
mv－Mv0＝(m＋M)v2 ②
刚好不相撞的条件是：v1＝v2 ③
联立①②③解得：v＝5.2m/s，方向与甲和箱子初速的方向一致。
答案：5.2m/s，方向与甲的初速度方向相同
点评： 本题从动量守恒定律的应用角度看并不难，但需对两个物体的运动关系分析清楚(乙和箱子、甲的运动关系如何，才能不相撞)。这就需要我们要将“不相撞”的实际要求转化为物理条件，即：甲、乙可以同方向运动，但只要乙的速度不小于甲的速度，就不可能相撞。答案：3次正确答案：B