高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 第二节 动量 动量守恒定律（二）同步备课课件 粤教版选修

1、,第一章,第二节 动量 动量守恒定律(二),学习目标 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，理解守恒的条件. 3.了解动量守恒定律的普遍意义，会初步利用动量守恒定律解决实际问题.,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,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，丙对乙的力是内力.,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？,图1,答案,2.如图2所示，水平桌面上的两个小球，质量分别为m1和m2，沿着同一直线向相同的方向做匀速运动，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.,答案,图2,答案 设

2、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.,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： 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.,两个或多个,系统内部,外部,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. (2)表达式： m1v1m2v2 (作用前后动量相等). (3)适用条件：系统 或者所受外力的矢量和 .,不受外力,所受外力的矢量和为零,m1v1m2v2,不受外力,为零,判断下列说法的正误. (1)一个系统初、末态动量大小相等，即动量守恒.( ) (2)两个做匀速直线运动的物体发生碰撞，两个物体组成的系统动量守恒. ( ) (3)只要系统受到的外力的功为零，动量就守恒.( )

3、(4)只要系统所受到的合力的冲量为零，动量就守恒.( ) (5)系统动量守恒也就是系统的动量变化量为零.( ),二、对动量守恒定律的认识,如图3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. (1)A、B二人相互作用时动量守恒吗？,图3,答案 守恒,解析,答案,解析 规定远离空间站的方向为正方向，则v00.1 m/s，vA0.2 m/s 根据动量守恒定律(mAmB)v0mAvAmBvB 代入数据可解得vB0.02 m/s，方向为远离空间站方向.,(2)如果守恒，应以什么为参考系？,答案 以空间站为参考系,答案,(3)轻推后B的速度大小是多少？方向如何？,答案 0.02 m/s 远离空间站方向,对动量守恒定律的理解 1.对系统“总动量保持不变”的理解 (1)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. (2)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.,总动量,2.动量守恒定律的“四性” (1)矢量性：

4、动量守恒定律的表达式是一个 . (2)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系，各物体的速度通常均为相对于 的速度.,矢量式,地面,(3)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. (4)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.,如图4所示，甲木块的质量为m1，以速度v沿光滑水平地面向前运动，正前方有一静止的、质量为m2的乙木块，乙木块上连有一轻质弹簧.甲木块与弹簧接触后 A.甲木块的动量守恒 B.乙木块的动量守恒 C.甲、乙两木块所组成系统的动量守恒 D.甲、乙两木块所组成系统的机械能守恒,图4,答案,题型探究,一、动量守恒条件的理解,1.系统不受外力作用：这是一种理想化的情形. 2.系统受外力作用，但所受合外力为零. 3.系统受外力作用，但当系统所受的外力远小于系统内各物体间的内力时，系统的总动量近似守恒.例如，抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间，弹片所受火药爆炸

5、时的内力远大于其重力，重力可以完全忽略不计，系统的动量近似守恒. 4.系统受外力作用，所受的合外力不为零，但在某一方向上合外力为零，则系统在该方向上动量守恒.,例1 (多选)如图5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 A.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组成的系统动 量守恒 C.若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B组成的系统动量守恒 D.若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C组成的系统动量守恒,解析,答案,图5,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fA向右，fB向左.由于mAmB32，所以fAfB32，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

6、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.,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.判断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.判断系统的动量是否守恒，要注意守恒的条件是不受外力或所受合外力为零，因此要分清哪些力是内力，哪些力是外力. 3.一般来说，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.,针对训练1 如图6所示，小车与木箱紧挨着静放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱，关于上述过程，下列说法正确的是 A.男孩和木箱组成的系统动量守恒 B.小车与木箱组成的系统动量守恒 C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒 D.木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同,图6,解析,答案,解析 由动量守恒定律成立的条件可知男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒，选项A、B错误，C正确； 木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相等，方向相反，选项D错误.,二、动量守恒定律的简单应用,1.动量守恒定律不同表现形式的表达式的

7、含义： (1)pp：系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p. (2)m1v1m2v2m1v1m2v2：相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作用后的动量和. (3)p1p2：相互作用的两个物体组成的系统，一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反. (4)p0：系统总动量增量为零.,2.应用动量守恒定律的解题步骤：,例2 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7所示. (1)当乙车速度为零时，甲车的速度多大？ 方向如何？,图7,答案 1 m/s 方向向右,解析,答案,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，系统动量守恒，设向右为正方向. v甲3 m/s，v乙2 m/s. 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)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？,答案 0.5 m/s 方向向右

8、,解析 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.,解析,答案,例3 如图8所示，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.v0v2 B.v0v2,解析,答案,图8,解析 根据动量守恒定律有(m1m2)v0m1v1m2v2，可得v1v0 (v0v2)，故选D.,应用动量守恒定律解题，在规定正方向的前提下，要注意各已知速度的正负号，求解出未知速度的正负号，一定要指明速度方向.,针对训练2 质量m110 g的小球在光滑的水平桌面上以30 cm/s的速率向右运动，恰遇上质量为m250 g的小球以10 cm/s的速率向左运动，碰撞后，小球m2恰好停止，则碰后小球m1的速度大小和方向如何？,答案 20 cm/s 方向向左,解析 碰撞过程中，两小球组成的系统所受合外力为零， 动量守恒.设向右为正方向，则 v130 cm/s，v210 cm/s；v20. 由动量守恒定律列方程

9、 m1v1m2v2m1v1m2v2， 代入数据解得v120 cm/s. 故碰后小球m1的速度大小为20 cm/s，方向向左.,解析,答案,达标检测,1.(多选)如图9所示，在光滑水平地面上有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 A.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,1,2,3,4,图9,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.,1,2,3,4,2.解放军鱼雷快艇在南海海域附近执行任务，假设鱼雷快艇的总质量为M，以速度v前进，现沿快艇前进方向发射一颗质量为m的鱼雷后，快艇速度减为原来的 ，不计水的阻力，则鱼雷的发射速度为,答案,解析,解析 设快艇的速度方向为正方向，根据动量守恒定律有：,1,2,3,4,3.如图10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 A.木块的最终速度为 v0 B.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,图10,答案,解析,1,2,3,4,解析 由m和M组成的系统水平方

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