動(dòng)量守恒定律 課件-高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

第一章動(dòng)量守恒定律1.3

動(dòng)量守恒定律三、小結(jié)四、練習(xí)二、知識(shí)講解目錄一、上節(jié)回溯1．沖量：I＝FΔt

；2．動(dòng)量定理：I＝Δp；一、上節(jié)回溯

第一節(jié)中我們通過(guò)分析一輛運(yùn)動(dòng)的小車(chē)碰撞一輛靜止的小車(chē)，得出碰撞前后兩輛小車(chē)動(dòng)量之和不變的結(jié)論。對(duì)于冰壺等物體的碰撞也是這樣嗎？怎樣證明這一結(jié)論呢？這是一個(gè)普遍的規(guī)律嗎？二、知識(shí)講解——相互作用的兩個(gè)物體的動(dòng)量改變問(wèn)題引入動(dòng)量定理給出了單個(gè)物體在一個(gè)過(guò)程中所受力的沖量與它在這個(gè)過(guò)程始末的動(dòng)量變化的關(guān)系，即FΔt＝p′－p

。如果利用動(dòng)量定理研究相互作用的兩個(gè)物體，能得出怎樣的關(guān)系呢？二、知識(shí)講解——相互作用的兩個(gè)物體的動(dòng)量改變思考m1m2v1v2BA如圖在光滑的水平桌面上的兩個(gè)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體A、B，其中v2>v1。二、知識(shí)講解——相互作用的兩個(gè)物體的動(dòng)量改變推導(dǎo)m1m2v2v1BAm1m2v′2v′1BAm1m2F2F1BA當(dāng)B追上A，發(fā)生碰撞后，對(duì)A：F1Δt＝m1v′1－m1v1對(duì)B：F2Δt＝m2v′2－m2v2根據(jù)牛頓第三定律可知，F(xiàn)1＝－F2，則：m1v′1－m1v1＝－(m2v′2－m2v2)m1v′1＋m2v′2＝m1v1＋m2v2在整個(gè)碰撞過(guò)程中兩個(gè)物體的受力情況是怎樣的？二、知識(shí)講解——相互作用的兩個(gè)物體的動(dòng)量改變思考m1m2F2F1BAN1N2G2G1假如給A或B上施加一個(gè)力F

，那么兩個(gè)物體的動(dòng)量之和會(huì)變化嗎？試著猜想一下，要想保持兩個(gè)物體動(dòng)量之和不變需要滿足什么條件。1．系統(tǒng)：由兩個(gè)（或多個(gè)）相互作用的物體構(gòu)成的整體叫作一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)；2．內(nèi)力：系統(tǒng)中物體間的相互作用力，叫作內(nèi)力；3．外力：系統(tǒng)以外的物體施加給系統(tǒng)內(nèi)物體的力，叫作外力。二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿渴睾愣蓜?dòng)量守恒定律相關(guān)概念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，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變；2．表達(dá)式：（1）p1＋p2＝p′1＋p′2或m1v′1＋m2v′2＝m1v1＋m2v2；（2）Δp＝0；3．適用條件：（1）系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為零；（2）系統(tǒng)的內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力時(shí)，外力的作用可以忽略，系統(tǒng)動(dòng)量守恒。（3）系統(tǒng)在某一方向上的合外力為零時(shí)，系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒。二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿渴睾愣蓜?dòng)量守恒定律如圖，靜止的兩輛小車(chē)用細(xì)線相連，中間有一個(gè)壓縮了的輕質(zhì)彈簧。燒斷線后，由于彈力作用，兩輛小車(chē)分別向左、右運(yùn)動(dòng)，它們都獲得了動(dòng)量，它們的總動(dòng)量是否增加了？二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿渴睾愣伤伎寂c討論例題1：

如圖1.3-3，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)。求碰撞后運(yùn)動(dòng)的速度。二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿渴睾愣蓤D1.3-3分析

兩輛貨車(chē)在碰撞過(guò)程中發(fā)生相互作用，將它們看成一個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是我們的研究對(duì)象。系統(tǒng)所受外力有：重力、地面支持力和摩擦力。重力與支持力之和等于0，摩擦力遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的內(nèi)力，可以忽略。因此，可以認(rèn)為碰撞過(guò)程中系統(tǒng)所受外力的矢量和為0，動(dòng)量守恒。

為了應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決這個(gè)問(wèn)題，需要確定碰撞前后的動(dòng)量。二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿渴睾愣山庖阎猰1＝1.8×104kg，m2＝2.2×104kg。沿碰撞前貨車(chē)運(yùn)動(dòng)的方向建立坐標(biāo)軸（圖1.3-3），有v1＝2m/s。設(shè)兩車(chē)結(jié)合后的速度為v

。兩車(chē)碰撞前的總動(dòng)量為：p＝m1v1二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿渴睾愣?/p>

例題2：

一枚空中飛行的火箭質(zhì)量為m

，在某時(shí)刻的速度為

v，方向水平，燃料即將耗盡。此時(shí)，火箭突然炸裂成兩塊（圖1.3-4），其中質(zhì)量為m1

的一塊沿著與

v方向相反的方向飛去，速度為v1

。求炸裂后另一塊的速度v2

。二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿渴睾愣蓤D1.3-4分析

炸裂前，可以認(rèn)為火箭是由質(zhì)量為

m1和（m－m1）的兩部分組成。考慮到燃料幾乎用完，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。這兩部分組成的系統(tǒng)是我們的研究對(duì)象。

在炸裂過(guò)程中，火箭受到重力的作用，所受外力的矢量和不為0，但是所受的重力遠(yuǎn)小于爆炸時(shí)的作用力，所以可以認(rèn)為系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒定律的條件。二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿渴睾愣山饣鸺亚暗目倓?dòng)量為p＝mv

炸裂后的總動(dòng)量為p′＝m1v1＋(m－m1)v2二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿渴睾愣?/p>

1．判斷系統(tǒng)是否滿足動(dòng)量守恒。二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿渴睾愣衫脛?dòng)量守恒定律解題思路明確系統(tǒng)明確過(guò)程判斷系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒2．運(yùn)用動(dòng)量守恒條件解決問(wèn)題。找到始末狀態(tài)，列方程解方程，求未知量動(dòng)量守恒定律在涉及多力問(wèn)題時(shí)，相比牛頓運(yùn)動(dòng)定律可以將問(wèn)題大大簡(jiǎn)化。

動(dòng)量守恒定律的適用范圍非常廣泛。近代物理學(xué)的研究對(duì)象已經(jīng)擴(kuò)展到我們直接經(jīng)驗(yàn)所不熟悉的高速（接近光速）、微觀（小到分子、原子尺度）領(lǐng)域，這些領(lǐng)域，牛頓運(yùn)動(dòng)定律不再適用，而動(dòng)量守恒定律仍然正確。二、知識(shí)講解——?jiǎng)恿渴睾愣蓜?dòng)量守恒定律的普適性1．系統(tǒng)；2．內(nèi)力；3．外力；4．動(dòng)量守恒定律；5．動(dòng)量守恒定律的適用條件；三、小結(jié)1．甲、乙兩人靜止在光滑的地面上，甲推乙后，兩人向相反的方向滑去。在甲推乙之前，兩人的總動(dòng)量為0；甲推乙后，兩人都有了動(dòng)量，總動(dòng)量還等于0嗎？已知甲的質(zhì)量為45kg，乙的質(zhì)量為50kg，求甲的速度與乙的速度之比。答：兩個(gè)人所構(gòu)成的系統(tǒng)所受外力的矢量和為零，所以動(dòng)量守恒，因此甲推乙后總動(dòng)量還是等于0，設(shè)甲的速度為v1，乙的速度為v2，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：m1v1－m2v2＝0甲、乙速度之比：v1:v2＝10:9四、練習(xí)2．在光滑水平面上，A、B兩物體在同一直線上沿同一方向運(yùn)動(dòng)，A的質(zhì)量是5kg，速度是9m/s，B的質(zhì)量是2kg，速度是6m/s。A從后面追上B，它們相互作用一段時(shí)間后，B的速度增大為10m/s，方向不變，這時(shí)A的速度是多大？方向如何？答：A、B在光滑的水平地面上相互作用，A、B構(gòu)成的系統(tǒng)所受外力為0，因此滿足動(dòng)量守恒條件，根據(jù)動(dòng)量守恒定律：m1v′1＋m2v′2＝m1v1＋m2v2代入數(shù)據(jù)可得：v′1＝7.4m/s，所以A、B相互作用一段時(shí)間后，A的速度變?yōu)?.4m/s，方向不變。四、練習(xí)3．質(zhì)量為10g的子彈，以300m/s的速度射入質(zhì)量是24g、靜止在光滑水平桌面上的木塊。（1）如果子彈留在木塊中，木塊運(yùn)動(dòng)的速度是多大？（2）如果子彈把木塊打穿，子彈穿過(guò)木塊后的速度為100m/s，這時(shí)木塊的速度又是多大？

四、練習(xí)

四、練習(xí)4．某機(jī)車(chē)以0.4m/s的速度駛向停在鐵軌上的7節(jié)車(chē)廂，與它們對(duì)接。機(jī)車(chē)與第一節(jié)車(chē)廂相碰后，它們連在一起具有一個(gè)共同的速度，緊接著又與第二節(jié)車(chē)廂相碰，就這樣直至碰上最后一節(jié)車(chē)廂。設(shè)機(jī)車(chē)和車(chē)廂的質(zhì)量都相等，求與最后一節(jié)車(chē)廂碰撞后列車(chē)的速度。列車(chē)與鐵軌的摩擦忽略不計(jì)。答：設(shè)機(jī)車(chē)的質(zhì)量為m

，與最后一節(jié)車(chē)廂碰撞后列車(chē)的速度為v′根據(jù)動(dòng)量守恒定律，則有：mv＝8mv′，可得：v′＝0.05m/s

。四、練習(xí)5．甲、乙兩物體沿同一