12探究动量守恒定律

选修3-5第一章碰撞与动量守恒
1.2 动量 动量守恒定律
复习引入
碰撞分为哪几类？
1．弹性碰撞：发生碰撞的两滑块在碰撞前后的总动能不变， 这种碰撞称为弹性碰撞．
2．非弹性碰撞：发生碰撞的两滑块在碰撞过程中有一部分动 能转化为其他形式的能量，这种碰撞称为非弹性碰撞．
3．完全非弹性碰撞：在非弹性碰撞中，如果两物体碰后粘在 一起，以相同的速度运动，这种碰撞称为完全非弹性碰撞．
要灵活选取。
动
2．内力：系统内各个物体间的相互作用
量 守
力称为内力。
恒
3．外力：系统外其他物体作用在系统内
定 律
任何一个物体上的力称为外力。
内力和外力的区分依赖于系统的选取，只 有在确定了系统后，才能确定内力和外力。
0.0375 0.1 0.1375 0.0375 0.1 0.1375 0.0375 0.1 0.1375
2、表达式：对于在一条直线上运动的两个物体 组成的系统，动量守恒定律的一般表达式为
m1v1 ? m2v2 ? m1v1?? m2v2?
p1 ? p2 ? p1?? p?2
高中物理 选修3—5
3、条件
第
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系统不受外力或受到外力的合力为零.
十 六
章
具体表现为以下几种情况：
动
⑴系统不受外力；
量 守
恒
⑵系统受到外力，但外力的合力为零；
动量p，用公式表示为 p=mv
2、单位：在国际单位制中，动量的单位是
千克·米/秒，符号是 kg·m/s ；
3、动量是矢量：方向由速度方向决定，动量的 方向与该时刻速度的方向相同； Zx x k
4、动量是描述物体运动状态的物理量，是 状态量；
5、动量是相对的，与参考系的选择有关。
注意：物体的动量，是指物体在某一时刻的动量， 即具有瞬时性，故在计算时相应的速度应取这一 时刻的瞬时速度
定
律
高中物理 选修3—5
⑶系统所受外力合力不为零，但系统内力远大 第
于外力，外力相对来说可以忽略不计，因而系 十
统动量近似守恒；
六
章
动
量
守
恒
定
G
律
G
⑷系统在某一方向上不受外力或者所受外力 之和为零，则这个方向上的动量守恒
为了正确理解动量守恒定律，需要注意以下 几点：
1.区分外力和内力
以在光滑水平桌面上发生碰撞的 两个物体为例，它们之间一定有 相互作用，这是内力，它们还要 受到重力和桌面对他们的支持力， 这是外力。水平桌面的每个物体 所受的重力与它所受的支持力都 是大小相等，方向相反的，矢量 和为零，因此，系统所受的外力 的矢量和为零。
1668年，荷兰物理学家惠更斯 在《关于碰撞对物体运动的影响 》的论文中，明确指出了动量的 方向性和守恒性。是动量守恒的 最初表述。
牛顿把笛卡尔的定义做了修正， 明确的用质量和速度的乘积来定义 动量。这样更清楚的表述了动量的 方向性以及守恒关系。
动量(momentum)
１、定义：物体的质量和速度的乘积，叫做物体的
动量与动能的异同 （相同点：都是状态量）
动量 p=mv
矢 量
标
动能 Ek= mv2/2 量
kg·m/s
（N·S）
kg·m2/s2
（J）
若速度变化, 则p一定变化
若速度变化, Ek可能不变
高中物理 选修3—5
一、系统、内力和外力
第
1．系统：存在相互作用的几个物体所组
十 六
成的整体称为系统，系统可按解决问题的需 章
光滑水平桌面上两 个物体碰撞的问题 符合动量守恒定律 的条件。
2、在总动量一定的情况下，每个物体的动量 可以发生很大的变化
例如：静止的两辆小车用细线相连，中间有一 个压缩了的弹簧，烧断细线之后，由于弹力的 作用，两辆小车分别左右运动，它们都获得了 动量，但动量的矢量和仍然为零
动量守恒定律的理解
①系统性：动量守恒定律研究对象是一个系统，而 不是单一的物体。
一、动量概念的由来
物体在碰撞的过程中，相互作用力是变化的。
很难用牛顿运动定律来研究
为了研究碰撞问题，找出其中的规律，科学 家引入了一个新的物理量，这就是物体的动量 。
最早提出动量概念的是法
国科学家笛卡尔，十七世纪， 以笛卡儿为代表的西欧的哲 学家们提出了这样一种观点： 能找到一个适当的物理量来 描述运动的总量是守恒的 ， 这就是运动不灭的思想 。他 继承伽利略说法，定义 质量 和速率的乘积 为动量。笛卡 尔认为，这是量度运动的唯 一正确的物理量。他的观点 的缺陷，在于忽略了动量的 方向性。
②矢量性：动量守恒定律表达式是一个矢量式。应 用时要首先规定正方向。
③同时性：碰撞过程中任意时刻系统动量都是守恒 的。初、末态动量中的速度值必须是同一时刻的 瞬时速度。
④统一性：系统各物体的速度必须是相对统一参考 系的速度。
讨论交流 ：课本 P7
讨论在下述情况中系统的动量是否守恒，为什么? (1)如图(a)所示，两块磁铁放在两个小车上，构成一个系
统．两小车分别在光滑的水平桌面上和粗糙的水平桌面上相对 运动．
(2)如图(b)所示，子弹与沙袋构成一个系统．子弹打入沙 袋的瞬间和沙袋开始摆动后．
动量守恒定律的普遍意义
0.06936 0.06084 0.1302 0.0015 0.001 0.0025 0.006 0.00025 0.00625
教材P6活动
0.15 -0.2 -0.05 0.15 -0.2 -0.05 0.15 -0.2 -0.05
-0.204 0.156 -0.03 -0.02 -0.06 0.01
-0.048 -0.050 -0.050
受 力
F1N 外力
F 2N
分
内力
析
AB
F1
F2
系统
G1 G2
系统所受外力的矢量和是0
理论研究和全部客观事实都已经证明,系统所 受的合外力为零，是系统碰撞前后动量不变的条 件。
三、动量守恒定律 1、内容：一个系统不受外力或受到外力的合力 为零，无论这个系统内部进行何种形式的碰撞， 这个系统的动量总保持不变，这个结论叫做动 量守恒定律.
例：在水平面上有甲、乙两滑块，其质量分别 为m1=1.0kg和m2=2.0kg，且沿同一直线运 动。若以甲运动的方向为正方向，则甲的 速度v1=10.0m/s，乙的速度v2=-5.0 m/s。
滑块甲的动量大小_1_0_k_g_?_m_/s ,方向__正__方__向___; 滑块乙的动量大小_1_0_k_g_?_m_/s ,方向__负__方__向___;