2018-2019學(xué)年人教版物理選修3-5導(dǎo)學(xué)精品課件：第十六章-動量守恒定律-第3節(jié)

1、物理選修選修3-5 人教版人教版第十六章動量守恒定律動量守恒定律第三節(jié)動量守恒定律第三節(jié)動量守恒定律 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 目目 標(biāo)標(biāo)能正確區(qū)分內(nèi)力與外力能正確區(qū)分內(nèi)力與外力理解動量守恒定律的確切含義和表達(dá)式，知道定律理解動量守恒定律的確切含義和表達(dá)式，知道定律的適用條件的適用條件會用動量守恒定律解決碰撞、爆炸等問題會用動量守恒定律解決碰撞、爆炸等問題 知知 識識 導(dǎo)導(dǎo) 圖圖1 1課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)2 2課內(nèi)探究課內(nèi)探究3 3素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升4 4課堂達(dá)標(biāo)課堂達(dá)標(biāo)5 5課時作業(yè)課時作業(yè)課課 前前 預(yù)預(yù) 習(xí)習(xí) 1系統(tǒng) 相互作用的兩個或幾個物體組成一個力學(xué)_。 2內(nèi)力 系統(tǒng)_物體間的相互作用力。 3外力 系統(tǒng)

2、_的物體對系統(tǒng)_的物體的作用力。知識點知識點 1系統(tǒng)、內(nèi)力和外力系統(tǒng)、內(nèi)力和外力系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)部內(nèi)部以外以外以內(nèi)以內(nèi) 1內(nèi)容 如果一個系統(tǒng)不受_，或者所受_的矢量和為零，這個系統(tǒng)的總動量保持不變。 2表達(dá)式 對兩個物體組成的系統(tǒng)，常寫成： p1p2_或m1v1m2v2_ 3適用條件 系統(tǒng)不受_或者所受_之和為零。知識點知識點 2動量守恒定律動量守恒定律外力外力外力外力p1p2m1v1m2v2外力外力外力外力 動量守恒定律是一個獨立的實驗規(guī)律，它適用于目前為止物理學(xué)研究的_領(lǐng)域。知識點知識點 3動量守恒定律的普適性動量守恒定律的普適性一切一切 判一判 (1)動量守恒定律適用于宏觀物體，不適用于微觀粒

3、子。() (2)一個系統(tǒng)初、末狀態(tài)動量大小相等，即動量守恒。 () (3)兩個做勻速直線運動的物體發(fā)生碰撞，這兩個物體組成的系統(tǒng)動量守恒。() (4)系統(tǒng)動量守恒也就是系統(tǒng)的動量變化量為零。 () (5)系統(tǒng)動量守恒，動能不一定守恒，某一方向上動量守恒，系統(tǒng)整體動量不一定守恒。() 選一選 (多選)下列四幅圖所反映的物理過程中，系統(tǒng)動量守恒的是( )AC 解析：A中子彈和木塊的系統(tǒng)在水平方向不受外力，豎直方向所受合力為零，系統(tǒng)動量守恒；B中在彈簧恢復(fù)原長過程中，系統(tǒng)在水平方向始終受墻的作用力，系統(tǒng)動量不守恒；C中木球與鐵球的系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動量守恒；D中木塊下滑過程中，斜面始終受擋板的

4、作用力，系統(tǒng)動量不守恒。 想一想 如圖三國演義“草船借箭”中，若草船的質(zhì)量為m1，每支箭的質(zhì)量為m，草船以速度v1返回時，對岸士兵萬箭齊發(fā)，n支箭同時射中草船，箭的速度皆為v，方向與船行方向相同。由此，草船的速度會增加多少？(不計水的阻力)課課 內(nèi)內(nèi) 探探 究究 在光滑的水平面上有一輛平板車，一個人站在車上用大錘敲打車的左端，如圖所示。在連續(xù)的敲打下，這輛車能持續(xù)地向右運動嗎？探究一對動量守恒定律的理解探究一對動量守恒定律的理解提示：提示：當(dāng)把錘頭打下去時，錘頭向右擺動，系統(tǒng)總動量要為零，車就向左當(dāng)把錘頭打下去時，錘頭向右擺動，系統(tǒng)總動量要為零，車就向左運動；舉起錘頭時，錘頭向左運動，車就向右

5、運動。用錘頭連續(xù)敲擊時，車只運動；舉起錘頭時，錘頭向左運動，車就向右運動。用錘頭連續(xù)敲擊時，車只是左右運動，一旦錘頭不動，車就會停下來，所以車不能持續(xù)向右運動。是左右運動，一旦錘頭不動，車就會停下來，所以車不能持續(xù)向右運動。 1研究對象 兩個或兩個以上相互作用的物體組成的系統(tǒng)。 2對系統(tǒng)“總動量保持不變”的理解 (1)系統(tǒng)在整個過程中任意兩個時刻的總動量都相等，不能誤認(rèn)為只是初、末兩個狀態(tài)的總動量相等。 (2)系統(tǒng)的總動量保持不變，但系統(tǒng)內(nèi)每個物體的動量可能都在不斷變化。 (3)系統(tǒng)的總動量指系統(tǒng)內(nèi)各物體動量的矢量和，總動量不變指的是系統(tǒng)的總動量的大小和方向都不變。 3動量守恒定律的不同表達(dá)式

6、及含義 (1)pp，表示系統(tǒng)的總動量保持不變； 在一維情況下，對由A、B兩物體組成的系統(tǒng)有：m1v1m2v2m1v1m2v2。 (2)p1p2，表示一個物體的動量變化與另一個物體的動量變化大小相等、方向相反； (3)p0，表示系統(tǒng)的總動量增量為零，即系統(tǒng)的總動量保持不變。 4動量守恒定律成立的條件 (1)理想守恒：系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的矢量和為零。 (2)近似守恒：系統(tǒng)所受外力的矢量和雖不為零，但系統(tǒng)外力比內(nèi)力小得多，如碰撞問題中的摩擦力、爆炸過程中的重力等外力比起相互作用的內(nèi)力小得多，可以忽略不計。 (3)某一方向上守恒：系統(tǒng)所受外力的矢量和雖不為零，但在某個方向上的分量為零，則在該方

7、向上系統(tǒng)動量守恒。 5從“五性”理解動量守恒定律 (1)系統(tǒng)性：動量守恒是針對滿足守恒條件的系統(tǒng)而言的，系統(tǒng)改變，動量不一定守恒。 (2)矢量性：定律的表達(dá)式是一個矢量式。 a該式說明系統(tǒng)的總動量在任意兩個時刻不僅大小相等，而且方向也相同。 b在求系統(tǒng)的總動量pp1p2時，要按矢量運算法則計算。 (3)相對性：動量守恒定律中，系統(tǒng)中各物體在相互作用前后的動量，必須相對于同一慣性系，各物體的速度通常均為相對于地的速度。 (4)同時性：動量守恒定律中p1、p2必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用前同一時刻的動量，p1、p2必須是系統(tǒng)中各物體在相互作用后同一時刻的動量。 (5)普適性：動量守恒定律不僅適用于

8、兩個物體組成的系統(tǒng)，也適用于多個物體組成的系統(tǒng)。不僅適用于宏觀物體組成的系統(tǒng)，也適用于微觀粒子組成的系統(tǒng)。 特別提醒：(1)分析動量守恒時要著眼于系統(tǒng)，要在不同的方向上研究系統(tǒng)所受外力的矢量和。 (2)要深刻理解動量守恒的條件。 (3)系統(tǒng)動量嚴(yán)格守恒的情況是很少的，在分析守恒條件是否滿足時，要注意對實際過程的理想化。 (多選)如圖所示，光滑水平面上兩小車中間夾一壓縮了的輕彈簧，兩手分別按住小車，使它們靜止，對兩車及彈簧組成的系統(tǒng)，下列說法中正確的是() A兩手同時放開后，系統(tǒng)總動量始終為零 B先放開左手，后放開右手，此后動量不守恒 C先放開左手，后放開右手，總動量向左 D無論是否同時放手，只

9、要兩手都放開后，在彈簧恢復(fù)原長的過程中，系統(tǒng)總動量都保持不變，但系統(tǒng)的總動量不一定為零典例典例 1ACD 解析：當(dāng)兩手同時放開時，系統(tǒng)的合外力為零，所以系統(tǒng)的動量守恒，又因為開始時總動量為零，故系統(tǒng)總動量始終為零，選項A正確；先放開左手，左邊的小車就向左運動，當(dāng)再放開右手后，系統(tǒng)所受合外力為零，故系統(tǒng)的動量守恒，放開右手時總動量方向向左，放開右手后總動量方向也向左，故選項B錯誤而C、D正確。綜合上述分析可知選項A、C、D正確。 對點訓(xùn)練1(吉林省長春十一中20162017學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖所示，兩帶電的金屬球在絕緣的光滑水平面上沿同一直線相向運動，A帶電荷量為q，B帶電荷量為2q，下列說

10、法正確的是 () A相碰前兩球運動中動量不守恒 B相碰前兩球的總動量隨距離的減小而增大 C碰撞前后兩球組成系統(tǒng)動量守恒 D兩球相碰分離后的總動量不等于相碰前的總動量，因為碰前作用力為引力，碰后為斥力C 解析：將兩球看作整體分析時，整體受重力支持力，水平方向不受外力，故整體系統(tǒng)動量守恒。故兩球相碰分離后的總動量等于碰前的總動量；故C正確，A、B、D錯誤。探究二動量守恒定律的應(yīng)用探究二動量守恒定律的應(yīng)用 特別提醒：(1)動量守恒定律中的各速度都相對同一參考系，一般以地面為參考系。 (2)規(guī)定正方向后，方向與正方向一致的矢量取正值，方向與正方向相反的矢量取負(fù)值。 (3)若系統(tǒng)在某一方向上不受外力，則

11、系統(tǒng)在這一方向上動量守恒。但系統(tǒng)的動量不一定守恒。 一人站在靜止于冰面的小車上，人與車的總質(zhì)量M70 kg，當(dāng)它接到一個質(zhì)量m20 kg、以速度v05 m/s迎面滑來的木箱后，立即以相對于自己v5 m/s的速度逆著木箱原來滑行的方向推出，不計冰面阻力。則小車獲得的速度是多大？方向如何？典例典例 2 答案：2.2m/s方向與木箱的初速度v0相同 對點訓(xùn)練2如圖所示，進(jìn)行太空行走的宇航員A和B的質(zhì)量分別為80kg和100kg，他們攜手遠(yuǎn)離空間站，相對空間站的速度為0.1m/s。A將B向空間站方向輕推后，A的速度變?yōu)?.2m/s，求此時B的速度大小和方向。 答案：0.02m/s遠(yuǎn)離空間站方向 解析：

12、根據(jù)動量守恒，(mAmB)v0mAvAmBvB，代入數(shù) 據(jù)可解得vB0.02m/s，方向為離開空間站方向。 沖擊擺的裝置是一個用細(xì)線懸掛著的砂箱(如圖所示)，其過程為一粒質(zhì)量為m的彈丸以水平速度v擊中砂箱，彈丸陷入箱內(nèi)，使砂箱擺至某一高度。此過程中，子彈和砂箱組成的系統(tǒng)動量守恒嗎？機械能守恒嗎？探究三動量守恒定律與機械能守恒定律的比較探究三動量守恒定律與機械能守恒定律的比較提示：提示：子彈射入砂箱的過程，動量守恒，機械能不守恒；子彈和砂箱向上子彈射入砂箱的過程，動量守恒，機械能不守恒；子彈和砂箱向上擺動的過程，動量不守恒，機械能守恒。擺動的過程，動量不守恒，機械能守恒。 動量守恒定律與機械能守

13、恒定律的比較 項目項目動量守恒定律動量守恒定律機械能守恒定律機械能守恒定律相同相同點點研究對象研究對象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)研究過程研究過程某一運動過程某一運動過程不不同同點點守恒條件守恒條件系統(tǒng)不受外力或所受外系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為零力的矢量和為零系統(tǒng)只有重力或彈力做功系統(tǒng)只有重力或彈力做功表達(dá)式表達(dá)式p1p2p1p2Ek1Ep1Ek2Ep2表達(dá)式的矢標(biāo)性表達(dá)式的矢標(biāo)性矢量式矢量式標(biāo)量式標(biāo)量式某一方向上應(yīng)用情況某一方向上應(yīng)用情況 可在某一方向獨立使用可在某一方向獨立使用不能在某一方向獨立使用不能在某一方向獨立使用運算法則運算法則用矢量法則進(jìn)行合成或用矢量法

14、則進(jìn)行合成或分解分解代數(shù)和代數(shù)和 特別提醒：(1)系統(tǒng)的動量(機械能)是否守恒，與選擇哪幾個物體作為系統(tǒng)和分析哪一段運動過程有直接關(guān)系。 (2)對于涉及相互作用的系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化問題時，可綜合應(yīng)用動量守恒定律、機械能守恒定律、動能定理、能量守恒定律、功能關(guān)系列出相應(yīng)方程分析解答。典例典例 3 (1)小球的初速度v0的大?。?(2)滑塊獲得的最大速度。 解析指導(dǎo)：(1)小球與滑塊相互作用的過程中水平方向上動量守恒。 (2)該系統(tǒng)的機械能守恒。 (3)小球從滑塊左端滑出時滑塊獲得的速度最大。 答案：(1)5m/s(2)2m/sB素素 養(yǎng)養(yǎng) 提提 升升 1尋找臨界狀態(tài) 題設(shè)情景中看是否有相互作用的兩物

15、體相距最近、恰好滑離、避免相碰和物體開始反向運動等臨界狀態(tài)。 2挖掘臨界條件 在與動量相關(guān)的臨界問題中，臨界條件常常表現(xiàn)為兩物體的相對速度關(guān)系與相對位移關(guān)系。動量守恒定律應(yīng)用中的臨界問題動量守恒定律應(yīng)用中的臨界問題 3常見類型 (1)涉及彈簧類的臨界問題 對于由彈簧組成的系統(tǒng)，在物體間發(fā)生相互作用的過程中，當(dāng)彈簧被壓縮到最短或拉伸到最長時，彈簧兩端的兩個物體的速度必然相等。 (2)汲及相互作用邊界的臨界問題 在物體滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的過程中，由于物體間彈力的作用，斜面在水平方向上將做加速運動，物體滑到斜面上最高點的臨界條件是物體與斜面沿水平方向具有共同的速度，物體到達(dá)斜面最高點時

16、，在豎直方向上的分速度等于零。 (3)子彈打木塊類的臨界問題 子彈剛好擊穿木塊的臨界條件為子彈穿出時的速度與木塊的速度相同，子彈位移為木塊位移與木塊厚度之和。 如圖所示，甲、乙兩個小孩各乘一輛冰車在水平冰面上游戲。甲和他的冰車的質(zhì)量共為M30kg，乙和他的冰車總質(zhì)量也是30kg，游戲時，甲推著一個質(zhì)量為m15kg的箱子，和他一起以大小為v02.0m/s的速度滑行，乙以同樣大小的速度迎面滑來，為了避免相撞，甲突然將箱子沿冰面推給乙，箱子滑到乙處時乙迅速把它抓住。若不計冰面的摩擦力，求甲至少要以多大的速度(相對于地面)將箱子推出，才能避免與乙相撞。案案 例例 解析：如圖所示，在甲推出箱子的過程中，甲和箱子組成的系統(tǒng)動量守恒。乙接到箱子并和乙一起運動的過程中，乙和箱子組成的系統(tǒng)動量也是守恒的，分別選甲、箱子為研究對象，箱子、乙為研究對象求解。要想剛好避免相撞，要求乙抓住箱子后與甲的速度正好相等。 設(shè)甲推出箱子后的速度為v1，箱子的速度為v，乙抓住箱子后的速度v2。 對甲和箱子，推箱子前后動量守恒，以初速度方向為正，由動量守恒定律：(Mm)v0mvMv1