16.3动量守恒定律 课件(人教版选修3-5)

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守恒.若A、B所受摩擦力大小相等,则A、B组成系统的
合外力为零,故其动量守恒. 答案:A
2 动量守恒定律的应用方法
1 .确定所研究的物体系:动量守恒定律是以两个 或两个以上相互作用的物体系为研究对象,并分析此物 体系是否满足动量守恒的条件.即这个物体系是否受外 力作用,或合外力是否为零(或近似为零).显然动量守恒
变 式 迁 移
C.若A、B受到的摩擦力大小相等,A、B组成的
系统动量守恒
D.若A、B受到的摩擦力大小相等,A、B、C组成 的系统动量守恒
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变 式 迁 移
解析: 如果 A、 B 与平板车上表面的动摩擦因数相同,
弹簧释放后 A、 B分别相对小车向左、向右滑动,它们所
受摩擦力 FA 向右, FB 向左.由于 mA∶mB = 3∶2 ,所以 FA∶FB=3∶2,则 A、B所组成的系统所受合外力不为零, 栏 故其动量不守恒.对A、B、C组成的系统,A、B与C间的 摩擦力为内力,该系统所受合外力为零,故该系统的动量
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3.确定参考系:如果所研究的物体系中的物体在 做相对运动,此时应特别注意选定某一静止或匀速 直线运动的物体作为参考系,定律中各项动量都必 须是对同一参考系的速度.一般选地球为参考系.
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4 .列方程,求解作答:按以上方法正确地确定
相互作用前后速度的正负和大小后,列出正确的方
程.即:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′.
保持方程两边单位一致的前提下,代入数据进行
求解作答.
例2
(2014· 福建卷)一枚火箭搭载着卫星以速率
v0进入太空预定位置,由控制系统使箭体与卫星分 离.已知前部分的卫星质量为m1,后部分的箭体质量

为m2,分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行,若忽
1.系统、内力和外力. (1)系统.
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有相互作用的两个(或两个以上)的物体通常称为系统.
(2)内力和外力. 系统中各物体之间的相互作用力叫内力,系统外部其他物 体对系统的作用力叫外力.
注:内力和外力与系统的划分有关.例如甲、乙、丙三 物体均有相互作用,如果以三个物体为系统,则甲、乙、丙 相互之间的作用均为内力;如果以甲、乙两个物体为系统, 则甲、乙间的相互作用为内力,丙对甲、乙的作用为外力. 2.动量守恒定律. (1)动量守恒定律的表述和表达式. ①定律表述:如果一个系统不受外力,或者所受外力的 矢量和为零,这个系统的总动量保持不变.这就是动量守恒 定律.
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名师点评:解决本题的关键是知道火箭和卫星 组成的系统在水平方向上动量守恒,运用动量守恒 定律进行求解,知道动量守恒定律的表达式为矢量 式,注意速度的方向.
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变 式 迁 移
2. (2013· 江苏高考)如图所示, 进行太空行走的宇航员 A 和 B 的质量分别为 80 kg 和 100 kg,他们携手远离空间 站, 相对空间站的速度为 0.1 m/s. A 将 B 向空间站方向轻 推后,A 的速度变为 0.2 m/s,求此时 B 的速度大小和方 向.
略空气阻力及分离前后系统质量的变化,则分离后卫 星的速率v1为( A.v0-v2 C.v0-v2 ) B.v0+v2 D.v0+(v0-v2)
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分析:火箭和卫星组成的系统在分离时水平方向上 动量守恒,规定正方向,结合动量守恒定律求出分离后 卫星的速率. 解析:忽略空气阻力和分离前后系统质量的变化, 箭、星分离过程可以认为动量守恒: (m1+m2)v0=m1v1+m2v2, 解得:v1=v0+ 答案:D m2 (v -v2);D 项正确. m1 0
p1=p2 (2)表达式:________.
对两个物体组成的系统,可写为:
m1v1′+m2v2′ m1v1+m2v2=________________.
(3)适用条件(具备下列条件之一): ①系统不受外力; ②系统所受合外力为零; ③系统在某一方向不受外力或所受合外力为零; ④系统内力远大于外力或者在某一方向上内力远大于外力. (4)适用范围:
量守恒的依据)
变 式 迁 移
1.如图所示,A、B 两物体质量之比 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,当弹簧 突然释放后,则下列说法中不正确的是( )
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A.若 A、B 与平板车表面间的动摩擦因数相同,A、B 组成的 系统动量守恒 B.若 A、B 与平板车表面间的动摩擦因数相同,A、B、C 组成 的系统动量守恒
像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形,两物体所受的 重力和支持力的合力为零. ③系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时,
栏 系统的总动量近似守恒.抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间, 目 链 火药的内力远大于其重力,重力完全可以忽略不计,动量近 接
似守恒.两节火车车厢在铁轨上相碰时,在碰撞瞬间,车厢
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②数学表达式:p=p′.
在一维情况下,对由A、B两物体组成的系统有:
m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′. (2)动量守恒定律的条件. ①系统内的任何物体都不受外力作用,这是一种理想 化的情形,如天空中两星球的碰撞,微观粒子间的碰撞都 可视为这种情形.
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②系统虽然受到了外力的作用,但所受合外力都为零,
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⑤系统动量守恒定律的三性:
a.矢量性.公式中的v1、v2、v1′和v2′都是矢量.只有 它们在同一直线上时,并先选定正方向,确定各速度的正、 负(表示方向)后,才能用代数方程运算,这点要特别注意. b .参考系的同一性.速度具有相对性,公式中的 v1 、 v2 、 v1′和v2′均应对同一参考系而言,一般取对地的速度. c .状态的同一性.相互作用前的总动量,这个“前”是指 相互作用前的某一时刻,所以v1、v2均是此时刻的瞬时速度; 同理v1′、v2′应是相互作用后的同一时刻的瞬时速度.
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a.矢量性.公式中的v1、v2、v1′和v2′都是矢量.只有 它们在同一直线上时,并先选定正方向,确定各速度的正、 负(表示方向)后,才能用代数方程运算,这点要特别注意. b .参考系的同一性.速度具有相对性,公式中的 v1 、 v2 、 v1′和v2′均应对同一参考系而言,一般取对地的速度. c .状态的同一性.相互作用前的总动量,这个“前”是指 相互作用前的某一时刻,所以v1、v2均是此时刻的瞬时速度; 同理v1′、v2′应是相互作用后的同一时刻的瞬时速度.
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例 1 如图所示, 光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧, 两手分别按住小车,使它们静止,对两车及弹簧组成的系统,下列说 法中不正确的是( )
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A.两手同时放开后,系统总动量始终为零 B.先放开左手,后放开右手后动量不守恒 C.先放开左手,后放开右手,总动量向左 D.无论何时放手,只要两手放开后在弹簧恢复原长的过程中, 系统总动量都保持不变,但系统的总动量不一定为零
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1 .系统:碰撞问题的研究对象不是一个物体,而是 两个或两个以上的物体.我们说这两个物体组成了一个力 学系统. 2.内力:系统内物体之间的相互作用力.
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3 .外力:除系统内物体之间的相互作用力之外的其
他力叫作外力. 4.动量守恒定律. (1)内容:如果一个系统不受外力,或者 所受外力的矢量和为零 ,这个系统的总动量保 __________________________ 持不变.
的作用力远大于铁轨给车厢的摩擦力,动量近似守恒. ④系统所受的合外力不为零,即 F外≠ 0,但在某一方向 上
合外力为零(Fx=0或Fy=0),则系统在该方向上动量守 恒. 注:①m1、m2分别是A、B两物体的质量,v1、v2分 别是它们相互作用前的速度,v1′、v2′分别是它们相互作 用后的速度. ②动量守恒定律的表达式是矢量式,解题时选取正 方向后用正、负来表示方向,将矢量运算变为代数运算. ③若物体A的动量增加ΔpA,物体B的动量减少ΔpB,则ΔpA =ΔpB.
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小车就向左运动,当再放开右手后,系统所
受合外力为零,故系统的动量守恒,且开始时总动量 方向向左,放开右手后总动量方向也向左,故选项B 错而C、D正确.综合上述分析可知选项A、C、D正
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确.选B.
名师点评:本题主要考查了动量守恒定律的直接
应用,难度不大,属于基础题.(合外力为0是判断动
第十六章
动量守恒定律
第3节 动量守恒定律
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两位同学在公园里划船. 租船的时间将到, 他们把小船划向 码头.当小船离码头大约 1.5 m 时,有一位同学心想:自己在体 育课上立定跳远的成绩从未低于 2 m,跳到岸上绝对没有问 题.于是他纵身一跳,结果却掉到了水里.他为什么不能如他所 想的那样跳到岸上呢?这里涉及人和船两个物体相互作用的问 题,这位同学在跳前后遵循动量守恒定律.他在向前跳的同时, 船也要向后运动, 他跳远的速度和距离应是相对于船的, 而不是 相对于水面的.
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动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一,
它既适用于宏观、低速物体,也适用于微观、高速 _____________ 物
体. 5.动量守恒定律的普适性. 始末 (1) 动量守恒定律只涉及过程的 ________ 两个状态, 无关 ,可简化问题. 与物体相互作用过程的细节________
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(2) 近代物理中的 ________ 领域,牛顿运 高速 、 ________ 微观
动定律不适用,动量守恒定律________ 仍适用 . (3) 电 磁 波 也 具 有 动 量 , 它 与 粒 子 的 相 互 作 用 遵守 动量守恒定律. ________
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1动量守恒定律
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③动量守恒的条件是系统不受外力或所受的合外力
是零,这就意味着一旦系统所受的合外力不为零,系统
的总动量将发生变化.所以,合外力才是系统动量发生 改变的原因,系统的内力只能影响系统内各物体的动量, 但不会影响系统的总动量. ④动量守恒指的是总动量在相互作用的过程中时刻 守恒,而不是只有始末状态才守恒,实际列方程时,可 在这守恒的无数个状态中任选两个状态来列方程.
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的物体系,其内力(即系统内物体间的相互作用力)仍然存
在,这些相互作用的内力,使每个物体的动量变化,但 这个物体系的总动量守恒.
2.建立坐标系,选定方向:如果所研究的物体系
中每个物体的动量都在同一直线上,则需选定某方向
为正方向,以判断每个速度的正负;如果这些动量不 是在同一直线上,则必须建立一个直角坐标系,并把 各个速度进行正交分解,此时,只要某一个方向上 (x 方向或y方向)系统不受外力或合外力为零时,则有: m1v1x+m2v2x=m1v1x′+m2v2x′ m1v1y+m2v2y=m1v1y′+m2v2y′
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变 式 迁 移
分析:在两宇航员 A 和 B 互推过程中,两人组成的系统动 量守恒,根据动量守恒定律列式求解. 解析:取远离空间站的方向为正方向,则 A 和 B 开始的速 度为 v0=0.1 m/s 远离空间站,推开后,A 的速度 vA=0.2 m/s, 此时 B 的速度为 vB, 根据动量守恒定律有:(mA+mB)v0=mAvA+mBvB 代入数据解得: mA+mBv0-mAvA vB= mB = 80+100×0.1-80×0.2 m/s=0.02 m/s, 100
分析:当两手同时放开时,系统的合外力为零,
所以系统的动量守恒;先放开左手,左边的小车就向左
运动,当再放开右手后,系统所受合外力为零,故系统 的动量守恒,且开始时总动量方向向左,放开右手后总 动量方向也向左. 解析:当两手同时放开时,系统的合外力为零, 所以系统的动量守恒,又因为开始时总动量为零,故系 统总动量始终为零,选项A正确;先放开左手,左边的
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④动量守恒指整个作用过程中总动量没有变化,不 是两个状态动量相等. (3)对动量守恒定律的理解. ①研究对象:牛顿第二定律、动量定理的研究对象 一般为单个物体,而动量守恒定律的研究对象则为两个 或两个以上相互作用的物体所组成的系统. ②研究阶段:动量守恒是对研究系统的某过程而言, 所以研究这类问题时要特别注意分析哪一阶段是守恒阶 段.
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