高中物理 第1章 動(dòng)量守恒研究 第2講 動(dòng)量守恒定律課件 魯科版選修35

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1、第1章第2講動(dòng)量守恒定律目標(biāo)定位1.認(rèn)識(shí)系統(tǒng)、內(nèi)力、外力；理解動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容，以及其適用條件.2.會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律.3.知道什么是反沖運(yùn)動(dòng)，了解它在實(shí)際中的應(yīng)用.1 預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 梳理識(shí)記點(diǎn)撥 2 課堂講義 理解深化探究3 對(duì)點(diǎn)練習(xí) 鞏固應(yīng)用反饋預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) 梳理識(shí)記點(diǎn)撥一、動(dòng)量守恒定律1.內(nèi)容：如果一個(gè)系統(tǒng)，或者 ，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變. 2.表達(dá)式：對(duì)兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，常寫成：p1p2 或m1v1m2v2 .不受外力所受外力為零p1p2m1v1m2v23.動(dòng)量守恒定律的普適性動(dòng)量守恒定律是自然界普遍適用的基本規(guī)律之一，不僅適用于低速、宏觀物體的運(yùn)動(dòng)，而且也適用于 、物體的

2、運(yùn)動(dòng).高速微觀想一想如圖1所示，在風(fēng)平浪靜的水面上，停著一艘帆船，船尾固定一臺(tái)電風(fēng)扇，正在不停地把風(fēng)吹向帆面，船能向前行駛嗎？為什么？答案不能.把帆船和電風(fēng)扇看做一個(gè)系統(tǒng)，電風(fēng)扇和帆船受到空氣的作用力大小相等、方向相反，這是一對(duì)內(nèi)力，系統(tǒng)總動(dòng)量守恒，船原來(lái)是靜止的，總動(dòng)量為零，所以在電風(fēng)扇吹風(fēng)時(shí)，船仍保持靜止.圖1二、反沖運(yùn)動(dòng)與火箭1.當(dāng)空氣噴出時(shí)，空氣具有動(dòng)量，氣球要向 方向運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)叫做反沖運(yùn)動(dòng).2.火箭(1)原理：火箭的飛行應(yīng)用了 的原理，靠噴出氣流的 作用來(lái)獲得巨大速度.(2)影響火箭獲得速度大小的因素：一是噴氣速度，噴氣速度 ，火箭能達(dá)到的速度越大.二是燃料質(zhì)量，燃料質(zhì)量 ，負(fù)荷

3、 ，火箭能達(dá)到的速度也越大.相反反沖反沖越大越大越小3.反沖現(xiàn)象的應(yīng)用及防止(1)應(yīng)用：農(nóng)田、園林的噴灌裝置是利用反沖使水從噴口噴出時(shí)，一邊噴水一邊 ，可以自動(dòng)改變噴水的方向.(2)防止用槍射擊時(shí)，由于槍身的反沖會(huì)影響射擊的 ，所以用步槍射擊時(shí)要把槍身抵在 ，以減少反沖的影響.旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)確性肩部想一想為什么反沖運(yùn)動(dòng)中系統(tǒng)動(dòng)量守恒？答案反沖運(yùn)動(dòng)是系統(tǒng)內(nèi)力作用的結(jié)果，雖然有時(shí)系統(tǒng)所受的合外力不為零，但由于系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，所以系統(tǒng)的總動(dòng)量是守恒的.課堂講義 理解深化探究一、對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解1.研究對(duì)象相互作用的物體組成的系統(tǒng).2.動(dòng)量守恒定律的成立條件(1)系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零.(2)

4、系統(tǒng)受外力作用，但內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于合外力時(shí)動(dòng)量近似守恒.(3)系統(tǒng)所受到的合外力不為零，但在某一方向上合外力為零，則系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒.3.動(dòng)量守恒定律的幾個(gè)性質(zhì)(1)矢量性.公式中的v1、v2、v1和v2都是矢量，只有它們?cè)谕恢本€上，并先選定正方向，確定各速度的正、負(fù)(表示方向)后，才能用代數(shù)方法運(yùn)算.(2)相對(duì)性.速度具有相對(duì)性，公式中的v1、v2、v1和v2應(yīng)是相對(duì)同一參考系的速度，一般取相對(duì)地面的速度.(3)同時(shí)性.相互作用前的總動(dòng)量，這個(gè)“前”是指相互作用前的同一時(shí)刻，v1、v2均是此時(shí)刻的瞬時(shí)速度；同理，v1、v2應(yīng)是相互作用后的同一時(shí)刻的瞬時(shí)速度.例1如圖2所示，光滑的水平地面

5、上有一上表面水平的小車C，A、B中間用一段輕繩相連接并有一被壓縮的輕質(zhì)彈簧，A、B、C均處于靜止?fàn)顟B(tài).若細(xì)繩被剪斷后，A、B滑離C之前，A、B在C上向相反方向滑動(dòng)，設(shè)A與C、B與C之間的摩擦力大小分別用f1、f2表示，用P表示A、B、彈簧組成的系統(tǒng)，用Q表示A、B、C、彈簧組成的系統(tǒng).關(guān)于A、B在C上滑動(dòng)的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是()A.若f1f2，則P和Q動(dòng)量均不守恒B.若f1f2，則P動(dòng)量守恒，Q動(dòng)量不守恒C.若f1f2，則P動(dòng)量守恒，Q動(dòng)量守恒D.若f1f2，則P動(dòng)量不守恒，Q動(dòng)量守恒圖2解析對(duì)P，彈簧彈力為內(nèi)力，而C對(duì)A、C對(duì)B的摩擦力均為外力，若f1f2，則P所受合外力為零，動(dòng)量守

6、恒，A錯(cuò)誤；若f1f2，則P所受合外力不為零，動(dòng)量不守恒，C錯(cuò)誤；而對(duì)Q，由于彈簧的彈力、A與C、B與C之間的摩擦力均為內(nèi)力，無(wú)論f1與f2是否相等，Q所受合外力均為零，動(dòng)量守恒，B錯(cuò)誤，D正確.答案D針對(duì)訓(xùn)練1下列情形中，滿足動(dòng)量守恒條件的是()A.用鐵錘打擊放在鐵砧上的鐵塊，打擊過(guò)程中，鐵錘和鐵塊的總動(dòng)量B.子彈水平穿過(guò)放在光滑桌面上的木塊的過(guò)程中，子彈和木塊的總動(dòng)量C.子彈水平穿過(guò)墻壁的過(guò)程中，子彈和墻壁的總動(dòng)量D.棒擊壘球的過(guò)程中，棒和壘球的總動(dòng)量解析A中豎直方向合力不為零；C中墻壁受地面的作用力；D中棒球受人手的作用力，故合力均不為零，不符合動(dòng)量守恒的條件.答案B二、動(dòng)量守恒定律的簡(jiǎn)

7、單應(yīng)用1.動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式及含義(1)pp：系統(tǒng)相互作用前總動(dòng)量p等于相互作用后總動(dòng)量p.(2)p1p2：相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，一個(gè)物體的動(dòng)量變化量與另一個(gè)物體的動(dòng)量變化量大小相等、方向相反.(3)p0：系統(tǒng)總動(dòng)量增量為零.(4)m1v1m2v2m1v1m2v2：相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，作用前的動(dòng)量和等于作用后的動(dòng)量和.2.應(yīng)用動(dòng)量守恒定律的解題步驟(1)確定相互作用的系統(tǒng)為研究對(duì)象；(2)分析研究對(duì)象所受的外力；(3)判斷系統(tǒng)是否符合動(dòng)量守恒條件；(4)規(guī)定正方向，確定初、末狀態(tài)動(dòng)量的正、負(fù)號(hào)；(5)根據(jù)動(dòng)量守恒定律列式求解.例2質(zhì)量m110 g的小球在光滑的水平桌面上以v

8、130 cm/s的速率向右運(yùn)動(dòng)，恰遇上質(zhì)量為m250 g的小球以v210 cm/s的速率向左運(yùn)動(dòng)，碰撞后，小球m2恰好停止，則碰后小球m1的速度大小和方向如何？解析碰撞過(guò)程中，兩小球組成的系統(tǒng)所受合外力為零，動(dòng)量守恒.設(shè)向右為正方向，則各小球速度為v130 cm/s，v210 cm/s，v20.由動(dòng)量守恒定律列方程m1v1m2v2m1v1m2v2，代入數(shù)據(jù)得v120 cm/s.故小球m1碰后的速度的大小為20 cm/s，方向向左.答案20 cm/s方向向左借題發(fā)揮處理動(dòng)量守恒應(yīng)用題“三步曲”(1)判斷題目涉及的物理過(guò)程是否滿足動(dòng)量守恒的條件.(2)確定物理過(guò)程及其系統(tǒng)內(nèi)物體對(duì)應(yīng)的初、末狀態(tài)的動(dòng)

9、量.(3)確定正方向，選取恰當(dāng)?shù)膭?dòng)量守恒的表達(dá)式列式求解.例3將兩個(gè)完全相同的磁鐵(磁性極強(qiáng))分別固定在質(zhì)量相等的小車上，水平面光滑.開始時(shí)甲車速度大小為3 m/s，乙車速度大小為2 m/s，方向相反并在同一直線上，如圖3所示.圖3(1)當(dāng)乙車速度為零時(shí)，甲車的速度多大？方向如何？解析兩個(gè)小車及磁鐵組成的系統(tǒng)在水平方向不受外力作用，兩車之間的磁力是系統(tǒng)內(nèi)力，系統(tǒng)動(dòng)量守恒.設(shè)向右為正方向.據(jù)動(dòng)量守恒得：mv甲mv乙mv甲，代入數(shù)據(jù)解得v甲v甲v乙(32) m/s1 m/s，方向向右.答案1 m/s方向向右(2)由于磁性極強(qiáng)，故兩車不會(huì)相碰，那么兩車的距離最小時(shí)，乙車的速度是多大？方向如何？解析兩

10、車相距最小時(shí)，兩車速度相同，設(shè)為v，由動(dòng)量守恒得：mv甲mv乙mvmv.答案0.5 m/s方向向右三、對(duì)反沖運(yùn)動(dòng)的理解1.反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng).(2)反沖運(yùn)動(dòng)中，相互作用的內(nèi)力一般情況下遠(yuǎn)大于外力，所以可以用動(dòng)量守恒定律來(lái)處理.(3)反沖運(yùn)動(dòng)中，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，所以系統(tǒng)的總動(dòng)能增加.2.討論反沖運(yùn)動(dòng)應(yīng)注意的兩個(gè)問題(1)速度的反向性對(duì)于原來(lái)靜止的整體，被拋出部分具有速度時(shí)，剩余部分的運(yùn)動(dòng)方向與被拋出部分的速度方向必然相反.(2)速度的相對(duì)性一般都指對(duì)地速度.例4質(zhì)量相等的A、B兩球之間壓縮一根輕質(zhì)彈簧，靜置于光滑水平桌面上，當(dāng)用板擋住小球

11、A而只釋放B球時(shí)，B球被彈出落到距桌邊水平距離為s的地面上，如圖4所示.若再次以相同力壓縮該彈簧，取走A左邊的擋板，將A、B同時(shí)釋放，則B球的落地點(diǎn)距桌邊()圖4答案D針對(duì)訓(xùn)練2如圖5所示，一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進(jìn)入太空預(yù)定位置，由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離.已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1，后部分的箭體質(zhì)量為m2，分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行，若忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化，則分離后衛(wèi)星的速率v1為()圖5解析根據(jù)動(dòng)量守恒定律列方程求解.對(duì)火箭和衛(wèi)星由動(dòng)量守恒定律得(m1m2)v0m2v2m1v1故選D.答案D對(duì)點(diǎn)練習(xí) 鞏固應(yīng)用反饋對(duì)動(dòng)量守恒條件的理解1.如圖6所示，甲木塊的質(zhì)

12、量為m1，以速度v沿光滑水平地面向前運(yùn)動(dòng)，正前方有一靜止的、質(zhì)量為m2的乙木塊，乙木塊上連有一輕質(zhì)彈簧.甲木塊與彈簧接觸后()圖6A.甲木塊的動(dòng)量守恒B.乙木塊的動(dòng)量守恒C.甲、乙兩木塊所組成系統(tǒng)的動(dòng)量守恒D.甲、乙兩木塊所組成系統(tǒng)的動(dòng)能守恒答案C2.木塊a和b用一根輕彈簧連接起來(lái)，放在光滑水平面上，a緊靠在墻壁上.在b上施加向左的水平力使彈簧壓縮，如圖7所示.當(dāng)撤去外力后，下列說(shuō)法正確的是()A.a尚未離開墻壁前，a和b組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒B.a尚未離開墻壁前，a和b組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒C.a離開墻壁后，a和b組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒D.a離開墻壁后，a和b組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒圖7解析a尚未離開墻壁

13、前，墻壁對(duì)a有沖量，a和b組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒；a離開墻壁后，系統(tǒng)所受外力之和等于零，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒.答案BC對(duì)反沖運(yùn)動(dòng)的理解3.小車上裝有一桶水，靜止在光滑水平地面上，如圖8所示，桶的前、后、底及側(cè)面各裝有一個(gè)閥門，分別為S1、S2、S3、S4(圖中未全畫出).要使小車向前運(yùn)動(dòng)，可采用的方法是()A.打開閥門S1B.打開閥門S2C.打開閥門S3D.打開閥門S4圖8解析反沖運(yùn)動(dòng)中，系統(tǒng)的兩部分運(yùn)動(dòng)方向相反，要使小車向前運(yùn)動(dòng)，水應(yīng)向后噴出，故選項(xiàng)B正確.答案B動(dòng)量守恒定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用4.如圖9所示，游樂場(chǎng)上，兩位同學(xué)各駕著一輛碰碰車迎面相撞，此后，兩車以共同的速度運(yùn)動(dòng)；設(shè)甲同學(xué)和他的車的總質(zhì)量為1

14、50 kg，碰撞前向右運(yùn)動(dòng)，速度的大小為4.5 m/s，乙同學(xué)和他的車的總質(zhì)量為200 kg.碰撞前向左運(yùn)動(dòng)，速度的大小為4.25 m/s，則碰撞后兩車共同的運(yùn)動(dòng)速度為(取向右為正方向)()圖9A.1 m/s B.0.5 m/sC.1 m/s D.0.5 m/s解析兩車碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒.m1v1m2v2(m1m2)v答案D5.甲、乙兩個(gè)玩具小車在光滑水平面上沿同一直線相向運(yùn)動(dòng)，它們的質(zhì)量和速度大小分別為m10.5 kg，v12 m/s；m23 kg，v21 m/s.兩小車相碰后，乙車的速度減小為v20.5 m/s，方向不變，求甲車的速度v1.解析設(shè)碰前甲車運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?對(duì)兩車組成的系統(tǒng)，由于在光滑的水平面上運(yùn)動(dòng)，作用在系統(tǒng)上的水平方向的外力為零，故由動(dòng)量守恒定律有m1v1m2v2m1v1m2v2，得負(fù)號(hào)表示甲在相碰后速度的方向與乙車的速度方向相同.答案1 m/s，方向與乙車的速度方向相同