物理16.3《动量守恒定律(二)》(人教版选修3-5)省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。感谢您,动量守恒定律,1,、动量守恒定律内容：,一个系统不受外力或者所受合外力为零，这个系统总动量保持不变。,2,、动量守恒定律表示式：,（,1,）系统作用前、后总动量：,p,1,p,2,=p,1,p,2,（,2,）相互作用物体,1,和物体,2,动量改变：,1,1,（,2,2,）或,1,=-,2,（,3,）系统总动量改变：,总,=0,3,、动量守恒定律适用范围：,普遍适用,宏观和微观，低速和高速。,第1页,对动量守恒条件了解,1,、系统不受外力,(,理想,),或系统所受合外力为零。,2,、系统受外力协力虽不为零，但系统外力比内力小得多，如碰撞问题中摩擦力,爆炸过程中重力等外力比起相互作用内力来要小得多,且作用时间极短,能够忽略不计,.,3,、系统所受外力协力虽不为零，但在某个方向上所受合外力为零，则系统在这个方向上动量守恒。,第2页,质量为,30kg,小孩以,8m/s,水平速度跳上一辆静止在光滑水平轨道上平板车，已知平板车质量为,90kg,，求小孩跳上车后他们共同速度。,解：取小孩和平板车作为系统，因为整个系统所受合外为为零，所以系统动量守恒。,要求小孩初速度方向为正，则：,相互作用前：,v,1,=8m/s,，,v,2,=0,，设小孩跳上车后他们共同速度速度为,v,，由动量守恒得,m,1,v,1,=(m,1,+m,2,)v,v=2m/s,，数值大于零，表明速度方向与,所取正方向一致。,第3页,4,、,确定系统动量在研究过程中,是否守恒,？,应用动量守恒定律解题步骤,1,、,明确研究对象,：将要发生相互作用物体可视为系统,2,、,进行受力分析,运动过程分析,：系统内作用过程也是动量在系统内发生转移过程。,3,、,明确始末状态：,普通来说，系统内物体将要发生相互作用，和相互作用结束，即为作用过程始末状态。,5,、选定,正方向,，列动量守恒方程及对应辅助方程，求解做答。,第4页,质量为,2m,物体,A,以一定速度沿光滑水平面运动，与一个静止物体,B,碰撞后粘在一起，共同速度为碰前,2/3,，则,B,物体质量为多少？,解：对,AB,系统，动量守恒,设,A,速度为,V,，,B,质量为,m,B,，以,A,速度方向为正方向，得：,2mV=(2m+m,B,)V2/3,m,B,=m,第5页,如图所表示，,A,、,B,两物体质量比,m,A,m,B,=32,，它们原来静止在平板车,C,上，,A,、,B,间有一根被压缩了弹簧，,A,、,B,与平板车上表面间动摩擦因数相同，地面光滑,.,当弹簧突然释放后，则有（）,A.,A,、,B,系统动量守恒,B.,A,、,B,、,C,系统动量守恒,C.,小车向左运动,D.,小车向右运动,B C,第6页,如图所表示，质量为,M,小车在光滑水平面上以,v,0,向右匀速运动，一个质量为,m,小球从高,h,处自由下落，与小车碰撞后，反弹上升最大高度仍为,h,.,设,M,m,，发生碰撞时弹力,N,mg,，球与车之间动摩擦因数为,则小球弹起后水平速度可能是（）,A.,v,0,B.0C.2,D.-,v,0,C,第7页,.,气球质量为,200 kg,，载有质量为,50 kg,人，静止在空中距地面,20 m,高地方、气球下悬一根质量可忽略不计绳子，此人想从气球上沿绳慢慢下滑到地面，为了安全抵达地面，这根绳长最少应为,_m,（不计人高度,).,.,甲乙两船本身质量为,120 kg,，都静止在静水中，当一个质量为,30 kg,小孩以相对于地面,6 m/s,水平速度从甲船跳上乙船时，不计阻力，甲、乙两船速度大小之比：,v,甲,v,乙,=_.,第8页,如图所表示甲、乙两人做抛球游戏，甲站在一辆平板车上，车与水平地面间摩擦不计,.,甲与车总质量,M,=100 kg,，另有一质量,m,=2 kg,球,.,乙站在车对面地上，身旁有若干质量不等球,.,开始车静止，甲将球以速度,v,（相对地面）水平抛给乙，乙接到抛来球后，马上将另一质量为,m,=2,m,球以相同速率,v,水平抛回给甲，甲接住后，再以相同速率,v,将此球水平抛给乙，这么往复进行,.,乙每次抛回给甲球质量都等于他接到球质量为,2,倍,求：,（,1,）甲第二次抛出球后，车速度大小,.,（,2,）从第一次算起，甲抛出多少个球后，再不能接到乙抛回来球,.,（,1,）,v,向左（,2,）,5,个,第9页,如图所表示质量相同,A,、,B,、,C,三木块从同一高度自由下落，当,A,木块落至某一位置时被水平飞来子弹很快地击中（设子弹未穿出）,.,C,刚下落时被水平飞来子弹击中而下落，则,A,、,B,、,C,三木块在空中运动时间,t,A,t,B,t,C,关系是,_.,第10页,A,、,B,两只载货小船，平等逆向航行，当它们头尾相齐时，两只船上各将质量为,m=50kg,麻袋放到对面船上，结果,A,船停了下来，,B,以,V=8.5m/s,沿原方向航行，若两船质量（包含麻袋）分别为,M,A,=500kg,，,M,B,=1000kg,。求两船原来速度是多少？,1m/s -9m/s,第11页,一辆平板车在光滑轨道上作匀速运动，它对地速度,V,1,=5m/s,车与所载货物总质量,M=200kg,，现将,m=20kg,货物以相对车为,u=5m/s,速度水平向车后抛出，求抛出货物后车对地速度为多少？,注意：矢量性、同系性、瞬时性,5.5m/s,方向仍沿原来方向,第12页,碰撞,两个物体在极短时间内发生相互作用，这种情况称为碰撞。因为作用时间极短，普通都满足内力远大于外力，所以能够认为系统动量守恒。碰撞又分弹性碰撞、非弹性碰撞、完全非弹性碰撞三种。,碰撞全过程：设光滑水平面上，质量为,m,1,物体,A,以速度,v,1,向质量为,m,2,静止物体,B,运动，,B,左端连有轻弹簧。在,位置,A,、,B,刚好接触，弹簧开始被压缩，,A,开始减速，,B,开始加速；到,位置,A,、,B,速度刚好相等（设为,v,），弹簧被压缩到最短；再往后,A,、,B,开始远离，弹簧开始恢复原长，到,位置弹簧刚好为原长，,A,、,B,分开，这时,A,、,B,速度分别为。全过程系统动量一定是守恒；而机械能是否守恒就要看弹簧弹性怎样了。,A,A,B,A,B,A,B,v,1,v,v,1,/,v,2,/,第13页,（,1,）弹簧是完全弹性。,系统动能降低全部转化为弹性势能，,状态系统动能最小而弹性势能最大；,弹性势能降低全部转化为动能；所以,、,状态系统动能相等。这种碰撞叫做弹性碰撞。由动量守恒和能量守恒能够证实,A,、,B,最终速度分别为：,推导过程,讨论,、,m,1,=m,2,V,1,/,=0 V,2,/,=V,1,交换速度,、,m,1,m,2,V,1,/,=V,1,V,2,/,=V,1,撞飞物体,、,m1,m2,V,1,/,=,V,1,V,2,/,=0,对墙打乒乓球，反弹速度是相对？,第14页,（,2,）弹簧不是完全弹性。,系统动能降低，一部分转化为弹性势能，一部分转化为内能，,状态系统动能仍和相同，弹性势能仍最大，但比小；,弹性势能降低，部分转化为动能，部分转化为内能；因为全过程系统动能有损失（一部分动能转化为内能）。这种碰撞叫非弹性碰撞。,第15页,（,3,）弹簧完全没有弹性。,系统动能降低全部转化为内能，,状态系统动能仍和相同，但没有弹性势能；因为没有弹性，,A,、,B,不再分开，而是共同运动，不再有,过程。这种碰撞叫完全非弹性碰撞。能够证实，,A,、,B,最终共同速度为。在完全非弹性碰撞过程中，系统动能损失最大，为：,第16页,【,例,】,质量为,M,楔形物块上有圆弧轨道，静止在水平面上。质量为,m,小球以速度,v,1,向物块运动。不计一切摩擦，圆弧小于,90,且足够长。求小球能上升到最大高度,H,和物块最终速度,v,。,v,1,解析：系统水平方向动量守恒，全过程机械能也守恒。,在小球上升过程中，由水平方向系统动量守恒得：,由系统机械能守恒得：,解得,全过程系统水平动量守恒，机械能守恒，得,点评：本题和上面分析弹性碰撞基本相同，唯一不一样点仅在于重力势能代替了弹性势能。,第17页,子弹打木块类问题,子弹打木块实际上是一个完全非弹性碰撞。作为一个经典，它特点是：子弹以水平速度射向原来静止木块，并留在木块中跟木块共同运动。下面从动量、能量和牛顿运动定律等多个角度来分析这一过程。,【,例,】,设质量为,m,子弹以初速度,v,0,射向静止在光滑水平面上质量为,M,木块，并留在木块中不再射出，子弹钻入木块深度为,d,。求木块对子弹平均阻力大小和该过程中木块前进距离。,s,2,d,s,1,v,0,v,第18页,解析：子弹和木块最终共同运动，相当于完全非弹性碰撞。,从动量角度看，子弹射入木块过程中系统动量守恒：,从能量角度看，该过程系统损失动能全部转化为系统内能。设平均阻力大小为,f,，设子弹、木块位移大小分别为,s,1,、,s,2,，如图所表示，显然有,s,1,-,s,2,=,d,对子弹用动能定理：,对木块用动能定理：,、相减得：,点评：这个式子物理意义是：,f,d,恰好等于系统动能损失；依据能量守恒定律，系统动能损失应该等于系统内能增加；可见，即两物体因为相对运动而摩擦产生热（机械能转化为内能），等于摩擦力大小与两物体相对滑动旅程乘积（因为摩擦力是耗散力，摩擦生热跟路径相关，所以这里应该用旅程，而不是用位移）。,第19页,由上式不难求得平均阻力大小：,至于木块前进距离,s,2,，能够由以上、相比得出：,从牛顿运动定律和运动学公式出发，也能够得出一样结论。因为子弹和木块都在恒力作用下做匀变速运动，位移与平均速度成正比：,普通情况下,，所以,s,2,d,。这说明，在子弹射入木块过程中，木块位移很小，能够忽略不计。这就为分阶段处理问题提供了依据。象这种运动物体与静止物体相互作用，动量守恒，最终共同运动类型，全过程动能损失量可用公式：,当子弹速度很大时，可能射穿木块，这时末状态子弹和木块速度大小不再相等，但穿透过程中系统动量依然守恒，系统动能损失依然是,E,K=,f,d,（这里,d,为木块厚度），但因为末状态子弹和木块速度不相等，所以不能再用式计算,E,K,大小。,第20页,反冲问题,当物体部分以一定速度离开时，剩下部分将取得一个反向冲量，这种现象叫反冲,【,例,】,总质量为,M,火箭模型 从飞机上释放时速度为,v,0,，速度方向水平。火箭向后以相对于地面速率,u,喷出质量为,m,燃气后，火箭本身速度变为多大？,解析：火箭喷出燃气前后系统动量守恒。喷出燃气后火箭剩下质量变为,M-m,，以,v,0,方向为正方向，,第21页,质量为,M,小船以速度,v,0,行驶，船上有两个质量皆为,m,小孩,a,和,b,，分别静止站在船头和船尾,.,现在小孩,a,沿水平方向以速率,v,（相对于静止水面）向前跃入水中，然后小孩,b,沿水平方向以同一速率,v,（相对于静止水面）向后跃入水中,.,求小孩,b,跃出后小船速度,.,第22页,质量为,m,人站在质量为,M,，长为,L,静止小船右端，小船左端靠在岸边。当他向左走到船左端时，船左端离岸多远？,解析：先画出示意图。人、船系统动量守恒，总动量一直为零，所以人、船动量大小一直相等。从图中能够看出，人、船位移大小之和等于,L,。设人、船位移大小分别为,l,1,、,l,2,，则：,mv,1,=,Mv,2,，两边同乘时间,t,，,ml,1,=,Ml,2,，而,l,1,+,l,2,=,L,，,点评：应该注意到：此结论与人在船上行走速度大小无关。不论是匀速行走还是变速行走，甚至往返行走，只要人最终抵达船左端，那么结论都是相同。,做这类题目，首先要画好示意图，要尤其注意两个物体相对于地面移动方向和两个物体位移大小之间关系。,以上所列举人、船模型前提是系统初动量为零。假如发生相互作用前系统就含有一定动量，那就不能再用,m,1,v,1,=,m,2,v,2,这种形式列方程，而要利用,(,m,1,+,m,2,),v,0,=,m,1,v,1,+,m,2,v,2,列式。,第23页,爆炸类问题,【,例,】,抛出手雷在最高点时水平速度为,10m/s,，这时突然炸成两块，其中大块质量,300g,仍按原方向飞行，其速度测得为,50m/s,，另一小块质量为,200g,，求它速度大小和方向。,分析：手雷在空中爆炸时所受合外力应是它受到重力,G,=(,m,1,+,m,2,)g,，可见系统动量并不守恒。但在爆炸瞬间，内力远大于外力时，外力能够不计，系统动量近似守恒。,设手雷原飞行方向为正方向，则整体初速度,V,0,=10m/s,；,m,1,=0.3kg,大块速度为,V,1,=50m/s,、,m,2,=0.2kg,小块速度为,v,2,由动量守恒定律：,m/s,此结果表明，质量为,200,克部分以,50m/s,速度向反方向运动，其中负号表示与所设正方向相反,第24页,某一方向上动量守恒,【,例,】,如图所表示，,AB,为一光滑水平横杆，杆上套一质量为,M,小圆环，环上系一长为,L,质量不计细绳，绳另一端拴一质量为,m,小球，现将绳拉直，且与,AB,平行，由静止释放小球，则当线绳与,A B,成,角时，圆环移动距离是多少？,解析：系统在水平方向不受外力，因而水平动量守恒。设细绳与,AB,成,角时小球水平速度为,v,，圆环水平速度为,V,，则由水平动量守恒有：,MV,=,mv,且在任意时刻或位置,V,与,v,均满足这一关系，加之时间相同，公式中,V,和,v,可分别用其水平位移替换，则上式可写为：,Md,=,m,（,L,-,L,cos,）,-,d,解得圆环移动距离：,d,=,mL,（,1-cos,）,/,（,M,+,m,）,第25页,如图所表示，一质量为,M,平板车,B,放在光滑水平面上，在其右端放一质量为,m,小木块,A,，,m,M,A,、,B,间动摩擦因数为,，现给,A,和,B,以大小相等、方向相反初速度,v,0,使,A,开始向左运动，,B,开始向右运动，最终,A,不会滑离,B,，求：,（,1,）,A,、,B,最终速度大小和方向；,（,2,）从地面上看，小木块向左运动到离出发点最远处时，平板车向右运动位移大小。,解析：（,1,）由,A,、,B,系统动量守恒定律得：,Mv,0,-,mv,0,=,（,M,+,m,）,v,所以,v,=,方向向右,第26页,（,2,）,A,向左运动速度减为零时，抵达最远处，此时板车移动位移为,s,速度为,v,则由动量守恒定律得：,Mv,0,-,mv,0,=,Mv,对板车应用动能定理得：,-,mg,s=,mv,2,-,mv,0,2,联立解得：,s,=,v,0,2,第27页,；,