高中人教版 (2019)3 动量守恒定律多媒体教学ppt课件
展开上节课在寻找碰撞中的不变量的实验中,我们最终得出了碰撞前后两个滑块的动量之和不变这样一个结论。
1.实验过程中,为什么要把滑块放到气垫导轨上?
2.实验中,为什么要调节调平螺丝,让开始时的滑块静止?
1.冰壶比赛中,为什么要在冰面上和用冰壶刷不断的摩擦冰面?是否与气垫导轨有类似的作用?
2.对于冰壶的碰撞是否也有与两个滑块碰撞时类似的结论?
3.我们应该怎样证明以上结论呢?
17世纪以来,关于两种运动量度的争论持续了200多年,许多著名学者、科学家都参加到争论中,其中以法国哲学家兼数学、物理学家笛卡儿为代表。
首先,1644年笛卡儿在《哲学原理》中提出 “动量守恒”的观点,即物质和运动的总量永远保持不变。这是历史上首次推出动量守恒定律。
后来,牛顿对笛卡儿的结论做了重要的修改,采用质量和速度的乘积,牛顿把它叫做“运动量”。就是现在所谓的动量.这样就找到了量度运动的合适的物理量。
1.系统:有相互作用的两个(或两个以上)物体构成一个整体称为系统
2.内力:系统中相互作用的各物体之间的相互作用力
3.外力:外部其他物体对系统的作用力
内力和外力的区分依赖于系统的选取,只有确定了系统后,才能确定内力和外力。
二、相互作用的两个物体的动量改变
问题1:两个小球相撞后,它们的动量是否变化?动量改变的原因是什么?
两个小球相撞后,它们的各自的动量都发生改变,因为都受到对方的冲量。
问题2:碰后各自动量改变了多少?动量的改变量有什么关系?
取向右为正方向(水平面光滑)
p′1+ p′2= p1+ p2
即:两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和.
该关系式对过程中的任意两个时刻的状态都适用。
讨论交流:我们刚才利用动量定理和牛顿第三定律推导出以上结论,我们知道物理知识具有传承性,那么我们是否可利用牛顿运动定律的知识也能推导出以上结论呢?
由牛顿第三定律得:F1=-F2, m1a1=-m2a2
问题3:碰撞前后满足动量之和不变的两个物体的受力情况是怎样?
两个碰撞的物体在所受外部对它们的作用力的矢量和为0的情况下动量守恒。
1.内容: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。这就是动量守恒定律。
(1)p=p′或:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′(系统作用前的总动量等于作用后的总动量).(守恒式)
(3)Δp=0(系统总动量的变化量为零)
(2)Δp1=-Δp2 或:m1Δv1=-m2Δv2(系统内一个物体的动量变化与另一物体的动量变化等大反向)
总动量保持不变:系统内各物体动量的矢量和不变,但每个物体的动量可以发生变化。
(1)系统不受外力;(理想条件)
(2)系统受到外力,但外力的合力为零;(实际条件)
(3)系统所受外力合力不为零,但系统内力远大于外力(如碰撞、爆炸等),外力相对来说可以忽略不计,因而系统动量近似守恒;(近似条件)
(4)系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条,但在某一方向上符合以上三条中的某一条,则系统在这一方向上动量守恒.(单向条件)
动量守恒定律不仅适用于正碰,也适用于斜碰.
动量守恒定律不仅适用于碰撞,也适用于任何形式的相互作用,不仅适用于两个物体组成的系统,还适用于多个物体的系统。微观、宏观、高速、低速均可。但需要符合守恒条件。
1.在光滑水平面上有两个载有磁铁的相对运动的小车,两小车组成的系统动量守恒么?
两小车在运动过程中,相互排斥的磁力属于内力,整个系统的外力即重力和支持力的和为零,所以系统动量守恒。
2.小球在圆弧槽中运动时,系统动量守恒么?
系统动量不守恒,水平方向系统动量守恒.因为水平方向不受外力.
四、动量守恒定律的性质
1.系统性:动量守恒定律是对物体系统而言的,具有系统的整体性,而对物体系统的一部分,动量守恒定律不一定适用。
2.矢量性:选取正方向,与正方向同向的为正,与正方向反向的为负,方向未知的,设与正方向同向,结果为正时,方向即于正方向相同,否则,与正方向相反
3.瞬(同)时性: 动量是一个瞬时量,动量守恒是指系统任意瞬时动量恒定。方程左边是作用前某一时刻各物体的动量的和,方程右边是作用后某时刻系统各物体动量的和。不是同一时刻的动量不能相加。
4.相对性:动量的大小与参照系的选择有关,在应用动量守恒定律时,应注意各物体的速度必须是相对同一参照物的。
1.动量守恒定律不仅适用于正碰,也适用于斜碰;不仅适用于碰撞,也适用于任何形式的相互作用;不仅适用于两个物体组成的系统,也适用于多个物体组成的系统。
2.动量守恒定律不仅适用于宏观、低速问题,而且适用于高速、微观的问题。
3.动量守恒定律是一个独立的实验规律,它适用于目前为止物理学研究的一切领域。
练习1.一枚在空中飞行的火箭质量为m,在某时刻的速度为v,方向水平,燃料即将耗。此时,火箭突然炸裂成两块(如图),其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去,速度为v1。求炸裂后另一块的速度v2。
解析:炸裂前,可以认为火箭是由质量m1和(m-m1)的两部分组成,火箭的炸裂过程可以看作炸裂的两部分相互作用的过程。在炸裂过程中,火箭受到重力的作用,所受合外力的矢量和不为0,但是所受的重力远小于爆炸时的作用力,所以可以近似认为系统满足动量守恒定律。
以 v 的方向为正方向
火箭炸裂前的总动量为:P0=mv
炸裂后的总动量为: P=m1v1+(m-m1)v2
根据动量守恒定律可得:mv=m1v1+(m-m1)v2
练习2.在列车编组站里,一辆质量为1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以2 m/s 的速度运动,碰上一辆质量为2.2×104 kg的静止货车,它们碰撞后结合在一起继续运动,求货车碰撞后的运动速度。
本题中研究的是哪一个过程?该过程的初状态和末状态分别是什么?
本题中相互作用的系统是什么?
分析系统受到哪几个外力的作用?是否符合动量守恒的条件?
碰撞前、后,v1=2m/s,v2=0,碰后共速.
解析:以碰前货车的运动方向为正方向,设两车结合后的速度为v 。
v1 = 2 m/s ,v2 = 0
两车碰撞前的总动量为:P0=m1v1
两车碰撞后的总动量为:P=(m1+m2)v
由动量守恒定律可得:m1v1=(m1+m2)v
应用动量守恒定律解题的基本步骤
5.解方程,得出最后的结果,并对结果进行分析。
1.确定研究对象(系统包括那几个物体)和研究过程;
2.对研究对象进行受力分析,判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒);
3.规定正方向,确定初末状态动量正负号;
4.由动量守恒定律列方程;
动量守恒定律只涉及过程始末两个状态,与过程中力的细节无关。
练习3.一辆平板车停止在光滑水平面上,车上一人用大锤敲打车的左端,如下图所示,在锤的连续敲打下,这辆平板车将( )A、左右来回运动B、向左运动C、向右运动D、静止不动
解析:对人、铁锤和平板车组成的系统,系统外力之和为0,系统总动量守恒。当锤头打下去时,锤头向右运动,车就向左运动;举起锤头,锤头向左运动,车就向右运动;连续敲击时,车就左右运动;一旦锤头不动,车就会停下。
人教版 (2019)选择性必修 第一册3 动量守恒定律公开课ppt课件: 这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册3 动量守恒定律公开课ppt课件,共29页。PPT课件主要包含了由动量定理,由牛顿第三定律,思考与讨论,由牛顿第二定律,由加速度的定义式,动量守恒定律,①守恒角度,②转移角度,相互作用的物体系统,动量守恒等内容,欢迎下载使用。
物理选择性必修 第一册3 动量守恒定律图文课件ppt: 这是一份物理选择性必修 第一册3 动量守恒定律图文课件ppt,共23页。PPT课件主要包含了问题引入,弹性碰撞,非弹性碰撞,一维碰撞,如何解此方程组,双守恒,一动碰一静,一动碰一动,双守恒方程组,碰撞的可能性判断等内容,欢迎下载使用。
人教版 (2019)3 动量守恒定律说课ppt课件: 这是一份人教版 (2019)3 动量守恒定律说课ppt课件,共18页。PPT课件主要包含了对A用动量定理,对B用动量定理,由牛顿第三定律,联立上式可得,表达式,②Δp0,系统总动量增量为0,③Δp1-Δp2,思考与讨论,高速微观领域的应用等内容,欢迎下载使用。