動(dòng)量守恒定律課件-高二上學(xué)期物理人教版選擇性

高中物理選修一演講者：曹雄1.3動(dòng)量守恒定律目錄一、動(dòng)量的改變二、動(dòng)量守恒定律【PART.01】一、動(dòng)量的改變問(wèn)題探究01動(dòng)量守恒F·Δt=

mv'

–mv0=Δp接下來(lái)我們用動(dòng)量定理分別研究?jī)蓚€(gè)相互作用的物體，看看是否會(huì)有新收獲？v'FmFv0m動(dòng)量定理給出了單個(gè)物體受力與動(dòng)量變化量之間的關(guān)系相互作用的兩個(gè)物體的動(dòng)量改變01動(dòng)量守恒問(wèn)題1：兩個(gè)小球相撞后，它們的動(dòng)量是否變化？動(dòng)量改變的原因是什么？?jī)蓚€(gè)小球相撞后，它們的各自的動(dòng)量都發(fā)生改變，因?yàn)槭艿綄?duì)方的沖量。v1v2v1′v2′m1m1m2m2碰前碰后光滑相互作用的兩個(gè)物體的動(dòng)量之和02動(dòng)量守恒取向右為正方向?qū)：對(duì)B：根據(jù)牛頓第三定律：p′1+p′2=p1+

p2兩個(gè)物體碰撞后的動(dòng)量之和等于碰撞前的動(dòng)量之和v1v2v1′v2′m1m1m2m2碰前碰后ABF2F1問(wèn)題2：碰后各自動(dòng)量改變了多少？動(dòng)量的改變量有什么關(guān)系？光滑相互作用的兩個(gè)物體的受力情況03動(dòng)量守恒問(wèn)題3：碰撞前后滿足動(dòng)量之和不變的兩個(gè)物體的受力情況是怎樣？FF’m2gm1g1.兩物體各自即受到對(duì)方的作用力，同時(shí)又受到重力和桌面的支持力，重力和支持力是一對(duì)平衡力。2.兩個(gè)碰撞的物體在受到外部對(duì)它們的作用力的矢量和為零的情況下動(dòng)量守恒。N2N1【PART.02】二、動(dòng)量守恒定律幾個(gè)重要的概念01動(dòng)量守恒一般而言，碰撞、爆炸等現(xiàn)象的研究對(duì)象是兩個(gè)(或多個(gè))物體。（1）系統(tǒng)：（2）內(nèi)力：（3）外力：存在相互作用的幾個(gè)物體所組成的整體，稱為系統(tǒng)。系統(tǒng)中物體間的作用力稱為內(nèi)力。一對(duì)內(nèi)力的沖量矢量和為零內(nèi)力可以改變單個(gè)物體的動(dòng)量，不改變系統(tǒng)的總動(dòng)量。系統(tǒng)以外的物體施加給系統(tǒng)內(nèi)物體上的力稱為外力。外力才是系統(tǒng)的總動(dòng)量改變的原因。動(dòng)量守恒定律02動(dòng)量守恒1.內(nèi)容:如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0，無(wú)論這一系統(tǒng)的內(nèi)部發(fā)生了何種形式的相互作用這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。這就是動(dòng)量守恒定律（lawofconservwationofmomentum）。2.表達(dá)式：（1）p＝p′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(系統(tǒng)作用前的總動(dòng)量等于作用后的總動(dòng)量)．（2）Δp1＝－Δp2或m1Δv1＝－m2Δv2(系統(tǒng)內(nèi)一個(gè)物體的動(dòng)量變化與另一物體的動(dòng)量變化等大反向)（3）Δp＝0(系統(tǒng)總動(dòng)量的變化量為零)動(dòng)量守恒定律的適用條件03動(dòng)量守恒1.系統(tǒng)不受外力(理想條件);2.系統(tǒng)受到外力，但外力的合力為零(實(shí)際條件);在光滑水平面上有兩個(gè)載有磁鐵的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的小車(chē)，兩小車(chē)組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒么？N2G2N1G1F2兩小車(chē)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，相互排斥的磁力屬于內(nèi)力，整個(gè)系統(tǒng)的外力即重力和支持力的和為零，所以系統(tǒng)動(dòng)量守恒。F13.動(dòng)量守恒的條件：動(dòng)量守恒定律的適用條件03動(dòng)量守恒3.系統(tǒng)所受外力合力不為零，但系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力（如碰撞、爆炸等），外力相對(duì)來(lái)說(shuō)可以忽略不計(jì)，因而系統(tǒng)動(dòng)量近似守恒(近似條件）;4.系統(tǒng)某一方向不受外力或所受外力的矢量和為零，則該方向動(dòng)量守恒（分動(dòng)量守恒）動(dòng)量守恒定律的性質(zhì)04動(dòng)量定理1.系統(tǒng)性：動(dòng)量守恒定律是對(duì)一個(gè)物體系統(tǒng)而言的，具有系統(tǒng)的整體性，而對(duì)物體系統(tǒng)的一部分，動(dòng)量守恒定律不一定適用。2.矢量性：選取正方向，與正方向同向的為正，反向的為負(fù)，方向未知的，設(shè)與正方向同向，結(jié)果為正時(shí)，方向即于正方向相同，否則，與正方向相反。3.瞬(同)時(shí)性:

動(dòng)量是一個(gè)瞬時(shí)量，動(dòng)量守恒是指系統(tǒng)任意瞬時(shí)動(dòng)量恒定。方程左邊是作用前某一時(shí)刻各物體的動(dòng)量的和，方程右邊是作用后某時(shí)刻系統(tǒng)各物體動(dòng)量的和。不是同一時(shí)刻的動(dòng)量不能相加。4.相對(duì)性：由于動(dòng)量的大小與參照系的選擇有關(guān)，因此在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，應(yīng)注意各物體的速度必須是相對(duì)同一參照物的。動(dòng)量守恒定律的“五性”：動(dòng)量守恒定律的性質(zhì)04動(dòng)量定理2.動(dòng)量守恒定律不僅適用于宏觀、低速問(wèn)題，而且適用于高速、微觀的問(wèn)題。3.動(dòng)量守恒定律是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,它適用于目前為止物理學(xué)研究的一切領(lǐng)域。5.普適性：1.動(dòng)量守恒定律不僅適用于正碰，也適用于斜碰；不僅適用于碰撞，也適用于任何形式的相互作用；不僅適用于兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，也適用于多個(gè)物體組成的系統(tǒng)。例題練習(xí)05動(dòng)量守恒【例題1】在列車(chē)編組站里，一輛質(zhì)量為1.8×104kg的貨車(chē)在平直軌道上以2m/s的速度運(yùn)動(dòng)，碰上一輛質(zhì)量為2.2×104kg的靜止貨車(chē)，它們碰撞后結(jié)合在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，求貨車(chē)碰撞后的運(yùn)動(dòng)速度。審題指導(dǎo)③本題中研究的是哪一個(gè)過(guò)程？該過(guò)程的初狀態(tài)和末狀態(tài)分別是什么？①本題中相互作用的系統(tǒng)是什么？②分析系統(tǒng)受到哪幾個(gè)外力的作用？是否符合動(dòng)量守恒的條件？碰撞前、后地面摩擦力和空氣阻力遠(yuǎn)小于內(nèi)力動(dòng)量守恒

m1m2系統(tǒng)N1N2F2內(nèi)力外力F1G1G2例題練習(xí)05動(dòng)量守恒

m1m2【解析】以碰前貨車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，設(shè)兩車(chē)結(jié)合后的速度為v。v1=2

m/s

，v2=0兩車(chē)碰撞前的總動(dòng)量為兩車(chē)碰撞后的總動(dòng)量為由動(dòng)量守恒定律可得：=0.9m/s

【例題1】在列車(chē)編組站里，一輛質(zhì)量為1.8×104kg的貨車(chē)在平直軌道上以2m/s的速度運(yùn)動(dòng)，碰上一輛質(zhì)量為2.2×104kg的靜止貨車(chē)，它們碰撞后結(jié)合在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，求貨車(chē)碰撞后的運(yùn)動(dòng)速度。例題練習(xí)05動(dòng)量定理1.找：找研究對(duì)象(系統(tǒng)包括那幾個(gè)物體)和研究過(guò)程；2.析：進(jìn)行受力分析，判斷系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒(或在某一方向是否守恒)；3.定：規(guī)定正方向，確定初末狀態(tài)動(dòng)量正負(fù)號(hào)；4.列：由動(dòng)量守恒定律列方程；5.解：解方程，得出最后的結(jié)果，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。動(dòng)量守恒定律只涉及過(guò)程始末兩個(gè)狀態(tài),與過(guò)程中力的細(xì)節(jié)無(wú)關(guān)。應(yīng)用動(dòng)量守恒定律的解題步驟：例題練習(xí)05動(dòng)量定理【例題2】一枚在空中飛行的火箭質(zhì)量為m，在某時(shí)刻的速度為v，方向水平，燃料即將耗。此時(shí)，火箭突然炸裂成兩塊(如圖)，其中質(zhì)量為m1的一塊沿著與v相反的方向飛去，速度為v1。求炸裂后另一塊的速度v2?！痉治觥空亚?，可以認(rèn)為火箭是由質(zhì)量m1和（m-m1）的兩部分組成，火箭的炸裂過(guò)程可以看作炸裂的兩部分相互作用的過(guò)程。在炸裂過(guò)程中，火箭受到重力的作用，所受合外力的矢量和不為0，但是所受的重力遠(yuǎn)小于爆炸時(shí)的作用力，所以可以近似認(rèn)為系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒定律。例題練習(xí)05動(dòng)量定理

m1m-m1火箭炸裂前的總動(dòng)量為炸裂后的總動(dòng)量為根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得：【解析】以v的方向?yàn)檎纠}2】一枚在空中飛行的火箭質(zhì)量為m，在某時(shí)刻的速度為v，方向水平，燃料即將耗。此時(shí)，火箭突然炸裂成兩塊(如圖)，其中質(zhì)量為m1的一塊沿著與v相反的方向飛去，速度為v1。求炸裂后另一塊的速度v2。思考：火箭在炸裂前后，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒嗎?如果機(jī)械能不守恒，機(jī)械能是怎樣變化的?例題練習(xí)05動(dòng)量定理【例題2】一枚在空中飛行的火箭質(zhì)量為m，在某時(shí)刻的速度為v，方向水平，燃料即將耗。此時(shí)，火箭突然炸裂成兩塊(如圖)，其中質(zhì)量為m1的一塊沿著與v相反的方向飛去，速度為v1。求炸裂后另一塊的速度v2。思考：火箭在炸裂前后，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒嗎?如果機(jī)械能不守恒，機(jī)械能是怎樣變化的?火箭炸裂時(shí)，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和機(jī)械能，系統(tǒng)的機(jī)械能會(huì)增大。且在爆炸中有大量的彈片高速飛向各個(gè)方向，這是爆炸前的機(jī)械能遠(yuǎn)不及的。機(jī)械能守恒和動(dòng)量守恒定律的比較06動(dòng)量定理機(jī)械能守恒定律動(dòng)量守恒定律研究對(duì)象守恒條件守恒性質(zhì)適用范圍聯(lián)系注意

單個(gè)、或相互作用的物體組成的系統(tǒng)相互作用的物體組成的系統(tǒng)只有重力或彈力做功,其他力不做功系統(tǒng)不受外力或所受合外力等于零標(biāo)量守恒(不考慮方向性)矢量守恒(規(guī)定正方向)都可以用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證,因此它們都是實(shí)驗(yàn)規(guī)律。僅限于宏觀、低速領(lǐng)域到目前為止物理學(xué)研究的一切領(lǐng)域爆炸、碰撞、反沖相互作用現(xiàn)象中,因F內(nèi)>>F外,動(dòng)量是守恒的,但很多情況下有其它力（內(nèi)力）做功,有其他形式能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,機(jī)械能不守恒.課堂練習(xí)06動(dòng)量定理【典例1】如圖所示