動(dòng)量守恒定律(新人教版)

第十六章動(dòng)量§16.3動(dòng)量守恒定律創(chuàng)設(shè)物理情景

在光滑水平面上做勻速運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)小球，質(zhì)量分別是m1和m2，沿著同一直線向相同的方向運(yùn)動(dòng)，速度分別是v1和v2，且v1>v2。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t后，m1追上m2，兩球發(fā)生碰撞，碰撞后的速度分別是v1′和v2′,問(wèn)：①兩個(gè)小球在碰撞過(guò)程中各受到什么力的作用？N1G1N2G2F1F2系統(tǒng)內(nèi)力外力系統(tǒng)：有相互作用的物體構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)力：系統(tǒng)中相互作用的各物體之間的相互作用力外力：外部其他物體對(duì)系統(tǒng)的作用力

創(chuàng)設(shè)物理情景

在光滑水平面上做勻速運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)小球，質(zhì)量分別是m1和m2，沿著同一直線向相同的方向運(yùn)動(dòng)，速度分別是v1和v2，且v1>v2。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t后，m1追上m2，兩球發(fā)生碰撞，碰撞后的速度分別是v1′和v2′,問(wèn)：②兩個(gè)小球在碰撞過(guò)程中所受到的平均作用力F1和F2有什么關(guān)系？（大小、方向）創(chuàng)設(shè)物理情景

在光滑水平面上做勻速運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)小球，質(zhì)量分別是m1和m2，沿著同一直線向相同的方向運(yùn)動(dòng)，速度分別是v1和v2，且v1>v2。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t后，m1追上m2，兩球發(fā)生碰撞，碰撞后的速度分別是v1′和v2′,問(wèn)：③寫(xiě)出碰撞過(guò)程中每個(gè)小球所受到的合外力的沖量和每個(gè)小球動(dòng)量的變化?創(chuàng)設(shè)物理情景

在光滑水平面上做勻速運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)小球，質(zhì)量分別是m1和m2，沿著同一直線向相同的方向運(yùn)動(dòng)，速度分別是v1和v2，且v1>v2。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間t后，m1追上m2，兩球發(fā)生碰撞，碰撞后的速度分別是v1′和v2′,問(wèn)：④根據(jù)牛頓第三定律和動(dòng)量定理，你能推導(dǎo)得到一個(gè)怎么樣的表達(dá)式？二、動(dòng)量守恒定律v1v2m1m2v/v/211、動(dòng)量守恒定律：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。Zx``xk2、動(dòng)量守恒定律適用條件：系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為零。3、表達(dá)式：4、注意點(diǎn)：

②矢量性：以上表達(dá)式是矢量表達(dá)式，列式前應(yīng)先規(guī)定正方向；③同一性（即所用速度都是相對(duì)同一參考系、同一時(shí)刻而言的）④條件：系統(tǒng)不受外力，或受合外力為0。要正確區(qū)分內(nèi)力和外力；當(dāng)F內(nèi)?F外時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)量可視為守恒；①研究對(duì)象：幾個(gè)相互作用的物體組成的系統(tǒng)（如：碰撞）。m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′

思考：在光滑的桌面上有一輛平板車(chē)，一個(gè)木塊緊貼在平板車(chē)的上表面，以水平速度v被滑到平板車(chē)上，最后木塊和平板車(chē)以共同的速度v′移動(dòng)，木塊滑上平板車(chē)前后，木塊和平板車(chē)的總動(dòng)量是否守恒？思考：二人在冰面上相推，它們的動(dòng)量守恒嗎？例1：在列車(chē)編組站里，一輛m1=1.8×104kg的貨車(chē)在平直軌道上以v1=2m/s的速度運(yùn)動(dòng)，碰上一輛m2=2.2×104kg的靜止的貨車(chē)，它們碰撞后結(jié)合在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。求貨車(chē)碰撞后運(yùn)動(dòng)的速度。vm1v1例題：一枚在空中飛行的導(dǎo)彈，質(zhì)量為m，在某點(diǎn)的速度為v，方向水平。導(dǎo)彈在該點(diǎn)突然炸裂成兩塊，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。zx```xk思考與討論（1）子彈、木塊和彈簧（質(zhì)量不可忽略）組成的系統(tǒng)從子彈開(kāi)始射入到彈簧壓縮到最短的整個(gè)過(guò)程中動(dòng)量是否守恒？（2）木塊和彈簧組成的系統(tǒng)呢？BA木塊B與水平桌面間的接觸是光滑的，子彈A沿水平方向射入木塊后留在木塊內(nèi)，然后將彈簧壓縮到最短。CN1GN3N2系統(tǒng)內(nèi)力外力思考與討論（3）假如將墻和彈簧去掉，木塊和子彈組成的系統(tǒng)在子彈射入過(guò)程中動(dòng)量守恒嗎？思考與討論（4）假如將墻去掉，而換作另一塊木塊，問(wèn)兩木塊、子彈和彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒？思考與討論系統(tǒng)N1N2N4N7G內(nèi)力N6N3N5N8外力結(jié)論：假如將墻去掉，而換作另一塊木塊，兩木塊、子彈和彈簧組成的系統(tǒng)外力矢量和為零，動(dòng)量守恒。牛頓運(yùn)動(dòng)定律只適用于宏觀、低速運(yùn)動(dòng)的物體，不適用于微觀、高速運(yùn)動(dòng)的物體。動(dòng)量守恒定律適用于目前為止的物理學(xué)研究的一切領(lǐng)域，即不僅適用于宏觀、低速領(lǐng)域，而且適用于微觀、高速領(lǐng)域．三、動(dòng)量守恒定律和普適性三、動(dòng)量守恒定律的普適性從現(xiàn)代物理學(xué)的理論高度來(lái)認(rèn)識(shí)，動(dòng)量守恒定律是物理學(xué)中最基本的普適原理之一。（另一個(gè)最基本的普適原理就是能量守恒定律。）從科學(xué)實(shí)踐的角度來(lái)看，迄今為止，人們尚未發(fā)現(xiàn)動(dòng)量守恒定律有任何例外。相反，每當(dāng)在實(shí)驗(yàn)中觀察到似乎是違反動(dòng)量守恒定律的現(xiàn)象時(shí)，物理學(xué)家們就會(huì)提出新的假設(shè)來(lái)補(bǔ)救，最后總是以有新的發(fā)現(xiàn)而勝利告終。例如靜止的原子核發(fā)生β衰變放出電子時(shí)，按動(dòng)量守恒，反沖核應(yīng)該沿電子的反方向運(yùn)動(dòng)。但云室照片顯示，兩者徑跡不在一條直線上。為解釋這一反?，F(xiàn)象，1930年泡利提出了中微子假說(shuō)。由于中微子既不帶電又幾乎無(wú)質(zhì)量，在實(shí)驗(yàn)中極難測(cè)量，直到1956年人們才首次證明了中微子的存在。小結(jié)①動(dòng)量定理研究的往往是單個(gè)物體；動(dòng)量守恒定律研究的對(duì)象是相互作用的系統(tǒng)。②內(nèi)力與外力判斷的依據(jù)是施力物體。③系統(tǒng)動(dòng)量守恒的條件是：（1）系統(tǒng)不受外力或受外力的矢量和為零。（2）系統(tǒng)中內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力。（3）系統(tǒng)總體動(dòng)量不守恒，但在某個(gè)方向上守恒。④動(dòng)量守恒定律不僅適用于宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)，對(duì)微觀現(xiàn)象的高速運(yùn)動(dòng)仍然適用。例1、在光滑的桌面上有一輛質(zhì)量為M=4kg的平板車(chē)，一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的木塊緊貼在平板車(chē)的上表面，以水平速度10m/s滑到平板車(chē)上，最后木塊和平板車(chē)以共同的速度移動(dòng)，求這個(gè)共同的速度。課堂練習(xí)例2、質(zhì)量為40kg的小車(chē)上站著一個(gè)質(zhì)量為60kg的人，小車(chē)與人一起在光滑的水平軌道上以1m/s的速度運(yùn)動(dòng)。求：（1）若人相對(duì)地面以2m/s的速度水平向車(chē)后方跳出，車(chē)的速度變?yōu)槎嗌?？?）若人相對(duì)地面以2m/s的速度水平向車(chē)前方跳出，車(chē)的速度又變?yōu)槎嗌?？課堂練習(xí)例3、如圖所示，質(zhì)量為m的子彈，以速度v水平射入用輕繩懸掛在空中的木塊，木塊的質(zhì)量為M，繩長(zhǎng)為L(zhǎng)，子彈停留在木塊中，求子彈射入木塊后的瞬間繩子中張力的大小。課堂練習(xí)例4、質(zhì)量為M的木塊放在水平臺(tái)面上，臺(tái)面比水平地面高出h=0.20m，木塊離臺(tái)的右端L=1.7m。質(zhì)量為m=0.10M的子彈以v0=180m/s的速度水平射向木塊，并以v=90m/s的速度水平射出，木塊落到水平地面時(shí)的落地點(diǎn)到臺(tái)面右端的水平距離為s=1.6m，求木塊與臺(tái)面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ。課堂練習(xí)例6、如圖所示，將兩條磁性很強(qiáng)且完全相同的磁鐵分別固定在質(zhì)量相等的小車(chē)上，水平面光滑，開(kāi)始時(shí)甲車(chē)速度大小為3m/s,乙車(chē)速度大小為2m/s，相向運(yùn)動(dòng)并在同一條直線上，當(dāng)乙車(chē)的速度為零時(shí)，甲車(chē)的速度是多少？若兩車(chē)不相碰，試求出兩車(chē)距離最短時(shí)，乙車(chē)速度為多少?課堂練習(xí)例7、平板車(chē)停在水平光滑的軌道上，平板車(chē)上有一人從固定在車(chē)上的貨箱邊沿水平方向順著軌道方向跳出，落在平板車(chē)地板上的A點(diǎn)，A點(diǎn)距貨箱的水平距離為4.0m，如圖所示。人的質(zhì)量為m，車(chē)連同貨箱的質(zhì)量M=4m，貨箱高度h=1.25m，求:(1)車(chē)在人跳出后到落到地板期間的反沖速度。

(2)人落在車(chē)板上并站定以后，車(chē)還運(yùn)動(dòng)嗎?車(chē)在地面上的位移為多大?課堂練習(xí)A例8、如圖所示，帶有半徑為R的1/4光滑圓弧的小車(chē)其質(zhì)量為M，置于光滑水平面上，一質(zhì)量為m的小球從圓弧的最頂端由靜止釋放，則小球離開(kāi)小車(chē)時(shí)，球和車(chē)的速度分別為多少？課堂練習(xí)例9、如圖所示兩個(gè)質(zhì)量分別為M1和M2的劈A和B，高度相同，A和B的傾斜面都是光滑曲面，曲面下端與光滑水平面相切。一物塊位于劈A的傾斜面上，距水平面的高度為h。物塊從靜止開(kāi)始滑下，然后又滑上劈B。求物塊在B上能夠到達(dá)的最大高度。課堂練習(xí)例10、如圖所示，在無(wú)風(fēng)的天空，人抓住氣球下面的繩索，和氣球恰能靜止平衡，人和氣球的質(zhì)量分別為m和M，此時(shí)人離地面高h(yuǎn)?，F(xiàn)在人欲沿懸索下降到地面，試問(wèn)：要人充分安全地著地，繩索至少要多長(zhǎng)？課堂練習(xí)例11、如圖所示，在光滑水平面上，有一質(zhì)量為M=3kg的薄木板和質(zhì)量為m=1kg的物塊，各以v=4m/s的初速度朝相反方向運(yùn)動(dòng)，它們之間有摩擦，薄板足夠長(zhǎng),二者之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.3。求：（1）木板與物塊達(dá)到穩(wěn)定時(shí)速度；（2）達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，木板與物塊的對(duì)地位移；（3）從開(kāi)始到木板與物塊達(dá)到穩(wěn)定的過(guò)程產(chǎn)生的熱量。課堂練習(xí)例12、如圖所示，在光滑水平面上有兩個(gè)