2019人教版 选择性必修一 1.3 动量守恒定律 课件(共32张PPT)

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2019人教版 选择性必修一 1.3 动量守恒定律 课件(共32张PPT)

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(共32张PPT)
第3节 动量守恒定律
第一章 动量守恒定律
还有哪些过程动量也会保持守恒呢?
动量守恒有什么适用范围吗?
为什么在有了速度、加速度、力之后还要
提出动量的概念来描述运动?
我们在第一节课的学习中已经学习到当小车相互碰撞时,
碰撞前后的动量守恒。
小明
小红
交流讨论
小明和小红站在滑板上,小红抱着一个实心球,在脚不接触地面
而且小红不接触小明的情况下,怎样使小明动起来?
抛球
小明


交流讨论
如果小红将球抛给小明,对于小明接球的过程,将其抽象成物理
模型并画在纸上;互相交流并讨论,哪一种模型最合适?
点击播放动画

小明
一个木块以一定的初速度撞击
另一木块后,一起共速的过程
小明
小红
在这个过程中我们研究的对象是谁?并分析其受力情况。
交流讨论
小明


点击播放动画

小明
小明(重力、支持力、碰撞时相互作用的弹力、摩擦力)
球(重力、碰撞时相互作用的弹力、摩擦力)
小明
小红
(1)碰撞过程中 A 所受的合外力的冲量:
对于抽象出的模型进行研究,如图所示,A 小球以速度 v0 碰撞
静止的 B 小球,分析:
交流讨论
碰撞过程中 B 所受的合外力的冲量:
A
B
mA
mB
v0
B
A
mA
mB
v
(2)碰撞过程中 A 的动量的变化量:
对于抽象出的模型进行研究,如图所示,A 小球以速度 v0 碰撞
静止的 B 小球,分析:
交流讨论
碰撞过程中 B 的动量的变化量:
A
B
mA
mB
v0
B
A
mA
mB
v
(3)根据动量定理,对于A 球:
对于抽象出的模型进行研究,如图所示,A 小球以速度 v0 碰撞
静止的 B 小球,分析:
交流讨论
A
B
mA
mB
v0
B
A
mA
mB
v
对于 B 球:
交流讨论
说明碰撞前后 A、B 的动量之和是不变的。
根据牛顿第三定律:
可得:
(4)忽略摩擦力,分析结论:
A 球:
B 球:
即:
碰撞前后A、B的动量之和仍然是不变的。
根据牛顿第三定律:
可得:
(5)忽略摩擦力,且碰撞前 B 的速度不为0,碰撞后两者不共速
交流讨论
A 球:
B 球:
即:
A
B
mA
mB
vA0
vB0
B
A
mA
mB
vB
vA
(1)忽略摩擦力,只有物体间的相互作用力。
(2)相互作用力等大反向,满足牛顿第三定律。
(3)动量定理成立。
通过以上分析思考:相互作用的两个物体,作用前后的动量之和
守恒的关键是什么?
交流讨论
梳理深化
我们把由两个(或多个)相互作用的物体构成的整体叫作一个
力学系统,简称系统。
系统中物体间的作用力,叫作内力。
系统以外的物体施加给系统内物体的力,叫作外力。
理论和实验都表明:如果一个系统不受外力,或者所受外力的
矢量和为 0,这个系统的总动量保持不变。—— 动量守恒定律
巩固提升
例1.如图所示,A、B 两物体的质量之比
mA∶mB=3∶2,原来静止在平板小车 C 上,
A、B 间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当两物体被同时释放后,
下列说法中不正确的是(  )
A.若 A、B 与平板车上表面间的动摩擦因数相同,则 A、B 组成的
系统动量守恒
压力大小不等,摩擦力大小不等,合外力≠0
A
巩固提升
例1.如图所示,A、B 两物体的质量之比
mA∶mB=3∶2,原来静止在平板小车 C 上,
A、B 间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当两物体被同时释放后,
下列说法中不正确的是(  )
B.若 A、B 与平板车上表面间的动摩擦因数相同,则 A、B、C 组
成的系统动量守恒
A
巩固提升
例1.如图所示,A、B 两物体的质量之比
mA∶mB=3∶2,原来静止在平板小车 C 上,
A、B 间有一根被压缩的弹簧,地面光滑,当两物体被同时释放后,
下列说法中不正确的是(  )
C.若 A、B 所受的摩擦力大小相等,则 A、B 组成的系统动量守恒
D.不论 A、B 所受摩擦力大小如何,A、B、C 组成的系统动量守恒
A
我们生活中有很多相互作用的系统,比如游乐场中的碰碰车、爆炸的烟花、手枪发射子弹等,怎样用动量守恒去描述这些
情景并解决相关问题呢?需要注意哪些问题?
交流讨论
在游乐场中,小明和小红开着碰碰车
以相同的速度 v 正面对撞。
已知小明和车的总质量为 m1,小红和
车的总质量为 m2,碰撞后小红的车以
速度 v2 反弹,那么小明的运动状态会
怎样?
小明
小红
情境一:
小明
小红
交流讨论
情境一:
研究
过程 初状态
末状态
是否满足
动量守恒条件
矢量性体现
动量守恒表达式
m1,v
m2,v
v2
v1 =
研究对象(系统)
小明:m1,向右,v
小红:m2,向左,v
小明:m1,未知
小红:m2,向右,v2
内力>>外力
向右为正
m1v-m2v = m1v1+m2v2
人和碰碰车
交流讨论
m1,v1=
m,v
v2
一枚在空中飞行的火箭,质量为 m ,
在某点的速度为 v ,方向水平,燃料
即将耗尽。火箭在该点突然炸裂成两
块,其中与原来速度同向的那一块碎
片速度为 v2 ,求另一块质量为 m1 的
碎片的速度 v1。
情境二:
交流讨论
m1,v1=
m,v
v2
研究对象(系统)
研究
过程 初状态
末状态
是否满足
动量守恒条件
矢量性体现
动量守恒表达式
情境二:
火箭
m,向右,v
碎片1:m1,未知
碎片2:m2,向右,v2
内力>>外力
爆炸前速度为正
mv = m1v1+m2v2
m = m1+m2
交流讨论
如图所示是正在发射导弹的导弹车。
发射前总质量为 m ,静止在地面上;
某时刻将质量为 m1 的导弹以相对于
地面的速度 v 斜向上发射出去,速度
与地面的倾角为 θ,求导弹车发射后
瞬间的速度。
情境三:
交流讨论
情境三:
研究对象(系统)
θ
m1,v
研究
过程 初状态
末状态
是否满足
动量守恒条件
矢量性体现
动量守恒表达式
导弹和导弹车
m,静止
导弹:m1,斜向上,v
导弹车:m2,未知
系统动量不守恒;
水平方向,内力>>外力
火箭发射水平速度为正
0 = m1vcosθ-m2v2
m = m1+m2
在实际解决问题时都有哪些情景可以利用动量守恒?
(1)系统合外力为0;
(2)系统内力远大于外力;
(3)某一方向上合外力为0 。
归纳总结:
利用牛顿定律解决问题,还需知道加速度、时间等物理量;
而利用动量守恒解决问题时,具有不考虑复杂的过程变化,
只研究初末状态的优越性。
如果以上问题用牛顿定律解决,我们还需要求出哪些物理量?
可能会遇到什么困难 ?用动量守恒有什么优越性?
归纳总结:
梳理深化
利用动量守恒解决问题的基本步骤:
(1)明确研究对象,确定系统的组成(哪几个物体)及研究过程;
(2)进行受力分析,判断系统(或某一方向上)动量是否守恒;
(3)规定正方向,确定初、末状态的动量;
(4)由动量守恒定律列出方程;
(5)代入数据,求出结果,必要时讨论说明。
利用动量守恒解决问题时不考虑复杂过程变化,只研究初末状态。
例2.如图所示,甲、乙两船的总质量(包
括船、人和货物)分别为 10m、12m,两船
沿同一直线同一方向运动,速度分别为 2v0、
v0 。为避免两船相撞,乙船上的人将一质量
为 m 的货物沿水平方向抛向甲船,甲船上的
人将货物接住,求抛出货物的最小速度。
(不计水的阻力)
巩固提升
12m
m
10m
解:设抛出货物的速度为v,
抛出后乙船的速度为v乙,
接住货物后,甲船速度为v甲,
12m
m
10m
根据动量守恒定律,
对抛出货物和乙船的系统:12mv0 = 11mv乙-mv
对抛出货物和甲船的系统:10m×2v0-mv = 11mv甲
为避免两船相撞,抛出货物的速度最小时,应满足 v甲 = v乙;
综上解得:v = 4v0
  动量守恒定律是自然界最普遍、最基本的规律之一。不仅适用
于宏观物体的低速运动,也适用于微观物体的高速运动。小到微观
粒子,大到宇宙天体,无论内力是什么性质的力,只要满足守恒条
件,动量守恒定律总是适用的。它是自然界中最重要、最普遍的客
观规律之一,比牛顿运动定律的适用范围更广。
  当光从超新星到达地球时,它给地球一个轻微的推动,而与此同时地球却无法给超新星一个轻微的推动,因为它已经消失了。因此,如果我们想象一下地球与超新星之间的相互作用,在同一瞬间就不是大小相等、方向相反了。这时,牛顿第三定律显然已不适用了。
  虽然如此,动量守恒定律还是正确的。不过,我们必须把光也考虑在内。当超新星发射光时,星体反冲,得到动量,同时光也带走了大小相等而方向相反的动量。等经过几百万年之后光到达地球时,光把它的动量传给了地球。这里要注意的是:动量不仅可以为实物所携带,而且可以随着光辐射一起传播。当我们考虑到上述这点时,动量守恒定律还是正确的。
  比如在我们考察光的发射和吸收时,
会看到这样一种现象:在宇宙空间中某
个地方有时会突然发出非常明亮的光,
这就是超新星。可是它很快就逐渐暗淡
下来。光从这样一颗超新星出发到达地
球需要几百万年,而相比之下超新星从
发光到熄灭的时间就显得太短了。
  当光从超新星到达地球时,它给地球一个轻微的推动,而与
此同时地球却无法给超新星一个轻微的推动,因为它已经消失了。
因此,如果我们想象一下地球与超新星之间的相互作用,在同一
瞬间就不是大小相等、方向相反了。这时,牛顿第三定律显然已
不适用了。
  虽然如此,动量守恒定律还是正确的。不过,我们必须把光
也考虑在内。当超新星发射光时,星体反冲,得到动量,同时光
也带走了大小相等而方向相反的动量。等经过几百万年之后光到
达地球时,光把它的动量传给了地球。这里要注意的是:动量不
仅可以为实物所携带,而且可以随着光辐射一起传播。当我们考
虑到上述这点时,动量守恒定律还是正确的。
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动量守恒定律的普适性
动量守恒定律
系统、内力、外力;动量守恒定律
动量守恒定律的应用
动量守恒的条件、解题的基本步骤、优越性

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