高中物理 16.3 动量守恒定律课件 新人教版选修35

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1、3动量守恒定律第十六章动量守恒定律学习目标知识探究典例精析达标检测1.理解系统、内力、外力的概念.2.知道动量守恒定律的内容及表达式，理解其守恒的条件.3.了解动量守恒定律的普遍意义一、动量守恒定律(1)如图1所示，公路上三辆汽车发生了追尾事故.如果将甲、乙两辆汽车看做一个系统，丙车对乙车的作用力是内力，还是外力？如果将三车看成一个系统，丙对乙的力是内力还是外力？知识探究导学探究导学探究图1答案答案答案内力是系统内物体之间的作用力，外力是系统以外的物体对系统以内的物体的作用力.一个力是内力还是外力关键是看选择的系统.如果将甲和乙看成一个系统，丙车对乙车的力是外力，如果将三车看成一个系统，丙对乙

2、的力是内力.答案(2)如图2所示，在水平桌面上做匀速运动的两个小球，质量分别为m1和m2，沿着同一直线向相同的方向运动，速度分别是v1和v2，v2v1.当第二个小球追上第一个小球时两球发生碰撞，碰撞后两球的速度分别为v1和v2.试用动量定理和牛顿第三定律推导两球碰前总动量m1v1m2v2与碰后总动量m1v1m2v2的关系.图2答案答案设碰撞过程中两球间的作用力分别为F1、F2，相互作用时间为t根据动量定理：F1tm1(v1v1)，F2tm2(v2v2).因为F1与F2是两球间的相互作用力，根据牛顿第三定律知，F1F2，则有：m1v1m1v1m2v2m2v2即m1v1m2v2m1v1m2v2此式

3、表明两球在相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量，这就是动量守恒定律的表达式.对系统及动量守恒定律的理解1.系统、内力与外力(1)系统：相互作用的 物体组成一个力学系统.(2)内力：系统中，物体间的相互作用力.(3)外力：系统 物体对系统内物体的作用力.2.动量守恒定律(1)内容：如果一个系统 ，或者，这个系统的总动量保持不变.知识梳理知识梳理答案两个或多个外部不受外力所受外力的矢量和为零(2)动量守恒定律成立的条件：系统不受 或者所受外力的合力为零.系统外力远 内力时，外力的作用可以忽略，系统的动量守恒.系统在某个方向上的 为零时，系统在该方向上动量守恒.(3)动量守恒定律的表达式：m1v

4、1m2v2(作用前后动量相等).p (系统动量的增量为零).p1p2(相互作用的两个物体组成的系统，两物体动量的增量大小相等，方向相反).答案外力小于合外力m1v1m2v20把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平面上，枪发射出一颗子弹时，关于枪、子弹和车，下列说法中正确的是()A.枪和子弹组成的系统动量守恒B.枪和车组成的系统动量守恒C.三者组成的系统因为子弹和枪筒之间的摩擦力很小，使系统的动量 变化很小，可忽略不计，故系统动量近似守恒D.三者组成的系统动量守恒，因为系统只受重力和地面支持力这两 个外力作用，这两个外力的合力为零即学即用即学即用解析答案解析解析由于枪水平放置，故三者组成的

5、系统除受重力和支持力(两外力平衡)外，不受其他外力，动量守恒.子弹和枪筒之间的力应为系统的内力，对系统的总动量没有影响，故选项C错误.分开枪和车，则枪和子弹组成的系统受到车对其的外力作用，车和枪组成的系统受到子弹对其的外力作用，动量都不守恒，正确选项为D.答案答案D二、对动量守恒定律的认识三国演义“草船借箭”中，若草船的质量为m1，每支箭的质量为m，草船以速度v1远离时，对岸士兵万箭齐发，n支箭同时射中草船，箭的速度皆为v，方向与船的运动方向相同.由此，草船的速度会增加吗？这种现象如何解释？(船的初始速度为零，不计水的阻力)n支箭射中船后船速多大？导学探究导学探究答案答案答案会增加选船和射中的

6、n支箭为系统，则系统满足动量守恒的条件，设箭射到船上后的共同速度为v，由动量守恒定律，有m1v1nmv(m1nm)v得v ，速度的增量为vvv1对动量守恒定律的理解(1)对系统“总动量保持不变”的理解系统在整个过程中任意两个时刻的 都相等，不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等.系统的总动量保持不变，但系统内每个物体的动量可能都在不断变化.系统的总动量指系统内各物体动量的，总动量不变指的是系统的 的大小和方向都不变.答案知识梳理知识梳理总动量矢量和总动量(2)动量守恒定律的“四性”矢量性：动量守恒定律的表达式是一个 .相对性：动量守恒定律中，系统中各物体在相互作用前后的动量必须相对于同一惯性

7、系，各物体的速度通常均为相对于的速度.同时性：动量守恒定律中，p1、p2必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量，p1、p2必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量.普适性：动量守恒定律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.不仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统.答案矢量式地面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.其中一块质量为 沿着与v相反的方向以2v的速度飞出，则炸裂后另一块的速度大小为_.即学即用即学即用3m解析答案解析解析炸裂前，可以认为火箭是由 和 两部分组成.火箭的炸裂过程可

8、以看做这两部分相互作用的过程.这两部分组成的系统所受的重力远小于爆炸时燃气对它们的作用力，可以认为系统满足动量守恒的条件.选爆炸前的速度方向为正方向mv (2v)v得v .3m23m3m23m52v52v返回例例1(多选)如图3所示，A、B两物体质量之比mAmB32，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，则下列说法正确的是()一、动量守恒条件的判断典例精析图3A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B组成的系统的动 量守恒B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B、C组成的系统的 动量守恒C.若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B组成

9、的系统的动量守恒D.若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C组成的系统的动量守恒解析答案总结提升解析解析如果A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，弹簧释放后，A、B分别相对于小车向左、向右滑动，它们所受的滑动摩擦力FfA向右，FfB向左.由于mAmB32，所以FfAFfB32，则A、B组成的系统所受的外力之和不为零，故其动量不守恒，A选项错，对A、B、C组成的系统，A、B与C间的摩擦力为内力，该系统所受的外力为竖直方向上的重力和支持力，它们的合力为零，故该系统的动量守恒，B、D选项均正确.若A、B所受摩擦力大小相等，则A、B组成的系统的外力之和为零，故其动量守恒，C选项正确.答案答案BCD总

10、结提升总结提升1.动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体组成的系统.系统的动量是否守恒，与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系.2.系统的动量守恒，并不是系统内各物体的动量都不变.一般来说，系统的动量守恒时，系统内各物体的动量是变化的，但系统内各物体的动量的矢量和是不变的.总结提升(1)系统不受外力或外力的合力为零.不是系统内每个物体所受的合力为零，更不能认为系统处于平衡状态.(2)近似适用条件：系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力.(3)如果系统在某一方向上所受外力的合力为零，则在这一方向上动量守恒.解析答案针对训练针对训练(多选)如图4所示，光滑水平面上A、B两

11、小车间有一弹簧，用手抓住小车并将弹簧压缩后使两小车均处于静止状态.将两小车及弹簧看做一个系统，下列说法正确的是()图4A.两手同时放开后，系统总动量始终为零B.先放开左手，再放开右手后，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，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 总动量不一定为零解析解析在两手同时放开后，水平方向无外力作用，只有弹簧的弹力(内力)作用，故动量守恒，即系统的总动量始终为零，A对；先放开左手，再放开右手后，两手对系统都无作用力之后的那一段时间，系统所受合外力也为零，即动量是守恒的，B错；先放开左手，系统在右手作用下，产生向左

12、的冲量，故有向左的动量，再放开右手后，系统的动量仍守恒，即此后的总动量向左，C对；无论何时放开手，只要是两手都放开就满足动量守恒的条件，即系统的总动量保持不变.若两手同时放开，那么放开后系统的总动量就等于放手前的总动量，即为零；若两手先后放开，那么两手都放开后的总动量也是守恒的，但不为零，D对.答案答案ACD二、动量守恒定律的应用例例2质量为3 kg的小球A在光滑水平面上以6 m/s 的速度向右运动，恰遇上质量为5 kg、以4 m/s的速度向左运动的小球B，碰撞后B球恰好静止，求碰撞后A球的速度.解析答案解析解析两球在光滑水平面上运动，碰撞过程中系统所受合外力为零，系统动量守恒.取A球初速度方

13、向为正方向初状态：vA6 m/s，vB4 m/s末状态：vB0，vA？(待求)根据动量守恒定律，有mAvAmBvBmAvA，得vA m/s其中负号表示A球向左运动答案答案 m/s，方向向左例例3将两个完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上，水平面光滑.开始时甲车速度大小为3 m/s，乙车速度大小为2 m/s，方向相反并在同一直线上，如图5所示.(1)当乙车速度为零时，甲车的速度多大？方向如何？(2)由于磁性极强，故两车不会相碰，那么两车的距离最小时，乙车的速度是多大？方向如何？图5解析答案总结提升返回解析解析两个小车及磁铁组成的系统在水平方向不受外力作用，两车之间的磁力是系统内力

14、，系统动量守恒，设向右为正方向.(1)据动量守恒得：mv甲mv乙mv甲，代入数据解得v甲v甲v乙(32)m/s1 m/s，方向向右.(2)两车相距最小时，两车速度相同，设为v，由动量守恒得：mv甲mv乙mvmv.解得v m/s0.5 m/s，方向向右.答案答案(1)1 m/s方向向右(2)0.5 m/s方向向右总结提升返回总结提升1.应用动量守恒定律的解题步骤2.特别注意：系统内各物体的动量必须相对于同一参考系，一般都是选地面为参考系，即各物体都是相对地面的速度.返回1.(多选)如图6所示，在水平光滑地面上有A、B两个木块，A、B之间用一轻弹簧连接.A靠在墙壁上，用力F向左推B使两木块之间的弹

15、簧压缩并处于静止状态.若突然撤去力F，则下列说法中正确的是()达标检测图6A.木块A离开墙壁前，A、B和弹簧组成的系统动量守恒，机械能也守恒B.木块A离开墙壁前，A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但机械能守恒C.木块A离开墙壁后，A、B和弹簧组成的系统动量守恒，机械能也守恒D.木块A离开墙壁后，A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但机械能守恒解析答案解析解析若突然撤去力F，木块A离开墙壁前，墙壁对木块A有作用力，所以A、B和弹簧组成的系统动量不守恒，但由于A没有离开墙壁，墙壁对木块A不做功，所以A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，选项A错误，选项B正确；木块A离开墙壁后，A、B和弹簧组成的系统所受

16、合外力为零，所以系统动量守恒且机械能守恒，选项C正确，选项D错误.答案答案BC2.如图7所示，质量为M的小车置于光滑的水平面上，车的上表面粗糙，有一质量为m的木块以初速度v0水平地滑至车的上表面，若车足够长，则()图7A.木块的最终速度为 v0B.由于车上表面粗糙，小车和木块所组成的系统动 量不守恒C.车上表面越粗糙，木块减少的动量越多D.车上表面越粗糙，小车获得的动量越多解析答案解析解析由m和M组成的系统水平方向动量守恒易得A正确；m和M动量的变化与小车上表面的粗糙程度无关，因为车足够长，最终各自的动量与摩擦力大小无关.答案答案A3.质量M100 kg的小船静止在水面上，船首站着质量m甲40

17、 kg的游泳者甲，船尾站着质量m乙60 kg的游泳者乙，船首指向左方，若甲、乙两游泳者在同一水平线上，甲朝左、乙朝右以3 m/s的速率跃入水中，则()A.小船向左运动，速率为1 m/sB.小船向左运动，速率为0.6 m/sC.小船向右运动，速率大于1 m/sD.小船仍静止解析答案解析解析设水平向右为正方向，两游泳者同时跳离小船后小船的速度为v，根据甲、乙两游泳者和小船组成的系统动量守恒有m甲v甲m乙v乙Mv0，代入数据，可得v0.6 m/s，其中负号表示小船向左运动，所以选项B正确.答案答案B4.一辆质量m13.0103 kg的小货车因故障停在车道上，后面一辆质量m21.5103 kg的轿车来不及刹车，直接撞入货车尾部失去动力，相撞后两车一起沿轿车运动方向滑行了x6.75 m停下.已知车轮与路面间的动摩擦因数0.6，求碰撞前轿车的速度大小.(重力加速度取g10 m/s2)解析答案返回解析解析由牛顿第二定律得a g6 m/s2v 9 m/s由动量守恒定律得m2v0(m1m2)vv0 v27 m/s.答案答案27 m/s返回