第十六,章,动量守恒,定律,第十六章动量守恒定律,第,3,讲动量守恒定律,目标定位,1.,理解系统、内力、外力的概念,.,2,.,掌握动量守恒定律的内容及表达式，理解其守恒的条件,.,3,.,会用动量守恒定律解决实际问题,.,第3讲动量守恒定律目标定位,1,预习导学,梳理,识记,点拨,2,课堂讲义,理解,深化,探究,3,对点练习,巩固,应用,反馈,1预习导学 梳理识记点拨 2课堂讲义,一、系统、内力与外力,1.,系统：相互作用,的,物体,组成了一个力学系统,.,2.,内力：同一系统中，物体间的相互作用力,.,3.,外力：,系统,物体,对系统施加的作用力,.,两个或多个,以外的,一、系统、内力与外力1.系统：相互作用的,二、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,.,所受外力的矢量和为零,不受外力,二、动量守恒定律所受外力的矢量和为零不受外力,2.,表达式,对两个物体组成的系统，常写成：,p,1,p,2,或,m,1,v,1,m,2,v,2,.,3.,成立条件,(1),系统不受外力作用,.,(2),系统受外力作用，但合,外力,.,p,1,p,2,m,1,v,1,m,2,v,2,为零,2.表达式p1p2m1v1m2v2为零,想一想,如图,1,所示，在风平浪静的水面上，停着一艘帆船，船尾固定一台电风扇，正在不停地把风吹向帆面，船能向前行驶吗？为什么？,图,1,想一想如图1所示，在风平浪静的水面上，停着一艘帆船，船尾固,答案,不能,.,把帆船和电风扇看做一个系统，电风扇和帆船受到空气的作用力大小相等、方向相反，这是一对内力，系统总动量守恒，船原来是静止的，总动量为零，所以在电风扇吹风时，船仍保持静止,.,答案不能.把帆船和电风扇看做一个系统，电风扇和帆船受到空气,三、动量守恒定律的普适性,动量守恒定律是一个独立的实验定律，它适用于目前为止物理学研究,的,领域,.,一切,三、动量守恒定律的普适性一切,想一想,动量守恒定律和牛顿运动定律的适用范围是否一样？,答案,动量守恒定律比牛顿运动定律的适用范围要广，自然界中，大到天体的相互作用，小到质子、中子等基本粒子间的相互作用都遵循动量守恒定律，而牛顿运动定律有其局限性，它只适用于低速、宏观物体，对于运动速度接近光速的物体，牛顿运动定律不再适用,.,想一想动量守恒定律和牛顿运动定律的适用范围是否一样？,一、对动量守恒定律的理解,1.,研究对象,相互作用的物体组成的力学系统,.,2.,动量守恒定律的成立条件,(1),系统不受外力或所受合外力为零,.,(2),系统受外力作用，但内力远远大于合外力,.,此时动量近似守恒,.,一、对动量守恒定律的理解1.研究对象,(3),系统所受到的合外力不为零，但在某一方向上合外力为零,(,或某一方向上内力远远大于外力,),，则系统在该方向上动量守恒,.,3.,动量守恒定律的几个性质,(1),矢量性,.,公式中的,v,1,、,v,2,、,v,1,和,v,2,都是矢量，只有它们在同一直线上，并先选定正方向，确定各速度的正、负,(,表示方向,),后，才能用代数方法运算,.,(3)系统所受到的合外力不为零，但在某一方向上合外力为零(或,(2),相对性,.,速度具有相对性，公式中的,v,1,、,v,2,、,v,1,和,v,2,应是相对同一参考系的速度，一般取相对地面的速度,.,(3),同时性,.,相互作用前的总动量，这个,“,前,”,是指相互作用前同一时刻，,v,1,、,v,2,均是此时刻的瞬时速度；同理，,v,1,、,v,2,应是相互作用后同一时刻的瞬时速度,.,(2)相对性.速度具有相对性，公式中的v1、v2、v1和v,例,1,如图,2,所示，光滑的水平地面上有一上表面水平的小车的,C,，,A,、,B,中间用一段轻绳相连接并有一被压缩的轻质弹簧，,A,、,B,、,C,均处于静止状态,.,若细绳被剪断后，,A,、,B,滑离,C,之前，,A,、,B,在,C,上向相反方向滑动，设,A,与,C,、,B,与,C,之间的摩擦力大小分别用,F,f1,、,F,f2,表示，用,P,表示,A,、,B,、弹簧组成的系统，用,Q,表示,A,、,B,、,C,、弹簧组成的系统,.,关于,A,、,B,在,C,上滑动的过程中，下列说法中正确的是,(,),例1如图2所示，光滑的水平地面上有一上表面水平的小车的C，,图,2,A.,若,F,f1,F,f2,，则,P,和,Q,动量均不守恒,B.,若,F,f1,F,f2,，则,P,动量守恒，,Q,动量不守恒,C.,若,F,f1,F,f2,，则,P,动量守恒，,Q,动量守恒,D.,若,F,f1,F,f2,，则,P,动量不守恒，,Q,动量守恒,图2A.若Ff1Ff2，则P和Q动量均不守恒,解析,对,P,，弹簧弹力为内力，而,C,对,A,、,C,对,B,的摩擦力均为外力，若,F,f1,F,f2,，则,P,所受合外力为零，动量守恒，,A,错误,；,若,F,f1,F,f2,，则,P,所受合外力不为零，动量不守恒，,C,错误,；,而,对,Q,，由于弹簧的弹力、,A,与,C,、,B,与,C,之间的摩擦力均为内力，无论,F,f1,与,F,f2,是否相等，,Q,所受合外力均为零，动量守恒，,B,错误，,D,正确,.,答案,D,解析对P，弹簧弹力为内力，而C对A、C对B的摩擦力均为外力,针对训练,下列情形中，满足动量守恒条件的是,(,),A.,用铁锤打击放在铁砧上的铁块，打击过程中，铁锤和铁块的总动量,B.,子弹水平穿过放在光滑桌面上的木块的过程中，子弹和木块的总动量,C.,子弹水平穿过墙壁的过程中，子弹和墙壁的总动量,D.,棒击垒球的过程中，棒和垒球的总动量,针对训练下列情形中，满足动量守恒条件的是(),解析,A,中竖直方向合力不为零,；,C,中墙壁受地面的作用力,；,D,中棒受人手的作用，故合外力不为零，不符合动量守恒的条件,.,答案,B,解析A中竖直方向合力不为零；,二、动量守恒定律简单的应用,1.,动量守恒定律表达式的含义,(1),p,p,：系统相互作用前总动量,p,等于相互作用后总动量,p,.,(2),p,1,p,2,：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,.,二、动量守恒定律简单的应用,(,3),p,0,：系统总动量增量为零,.,(4),m,1,v,1,m,2,v,2,m,1,v,1,m,2,v,2,：相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量之和等于作用后的动量之和,.,(3)p0：系统总动量增量为零.,2.,应用动量守恒定律的解题步骤,(1),确定相互作用的系统为研究对象；,(2),分析研究对象所受的外力；,(3),判断系统是否符合动量守恒条件；,(4),规定正方向，确定初、末状态动量的正、负号；,(5),根据动量守恒定律列式求解,.,2.应用动量守恒定律的解题步骤,例,2,质量,m,1,10 g,的小球在光滑的水平桌面上以,v,1,30,cm/s,的速率向右运动，恰遇上质量为,m,2,50 g,的小球以,v,2,10,cm/s,的速率向左运动，碰撞后，小球,m,2,恰好停止，则碰后小球,m,1,的速度大小和方向如何？,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，则各小球速度为,v,1,30 cm,/s,，,v,2,10 cm/s,；,v,2,0.,例2质量m110 g的小球在光滑的水平桌面上以v130,由动量守恒定律列方程,m,1,v,1,m,2,v,2,m,1,v,1,m,2,v,2,，,代入数据解得,v,1,20 cm/s.,故小球,m,1,碰后的速度的大小为,20 cm/s,，方向向左,.,答案,20 cm/s,方向向左,由动量守恒定律列方程m1v1m2v2m1v1m2v2,借题发挥,处理动量守恒问题,“,三步曲,”,(1),判断题目涉及的物理过程是否满足动量守恒的条件,.,(2),确定物理过程及其系统内物体对应的初、末状态的动量,.,(3),确定正方向，选取恰当的动量守恒的表达式列式求解,.,借题发挥处理动量守恒问题“三步曲”,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两、乙两个小车上，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,3,所示,.,图,3,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两,(1),当乙车速度为零时，甲车的速度多大？方向如何？,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,.,(1),据动量守恒得：,m,v,甲,m,v,乙,m,v,甲,，代入数据解得,v,甲,v,甲,v,乙,(3,2,)m/s,1 m/s,，方向向右,.,答案,1,m/s,向右,(1)当乙车速度为零时，甲车的速度多大？方向如何？解析两个,(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？,解析,两车距离最小时，两车的速度相同，设为,v,，由动量守恒得：,m,v,甲,m,v,乙,m,v,m,v,.,答案,0.5 m/s,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,1.,如图,4,所示，甲木块的质量为,m,1,，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,m,2,的乙木块，乙木块上连有一轻质弹簧,.,甲木块与弹簧接触后,(,),对动量守恒条件的理解,图,4,1.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,答案,C,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动能守恒,答案CA.甲木块的动量守恒,2.,木块,a,和,b,用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，,a,紧靠在墙壁上,.,在,b,上施加向左的水平力使弹簧压缩，如图,5,所示,.,当撤去外力后，下列说法正确的是,(,),图,5,2.木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠,A.,a,尚未离开墙壁前，,a,和,b,组成的系统动量守恒,B.,a,尚未离开墙壁前，,a,和,b,组成的系统动量不守恒,C.,a,离开墙壁后，,a,和,b,组成的系统动量守恒,D.,a,离开墙壁后，,a,和,b,组成的系统动量不守恒,解析,a,尚未离开墙壁前，墙壁对,a,有冲量，,a,和,b,组成的系统动量不守恒,；,a,离开墙壁后，系统所受外力之和等于零，系统的动量守恒,.,答案,BC,A.a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统动量守恒解析a尚未离,3.,如图,6,所示，游乐场上，两位同学各驾着一辆碰碰车迎面相撞，此后，两车以共同的速度运动；设甲同学和他的车的总质量为,150 kg,，碰撞前向右运动，速度的大小为,4.5 m/s,，,乙同学和他的车的总质量为,200 kg.,碰撞前向左运动，速度的大小为,4.25 m/s,，则碰撞后两车共同的运动速度为,(,取向右为正方向,)(,),动量守恒定律的简单应用,3.如图6所示，游乐场上，两位同学各驾着一辆碰碰车迎面相撞，,图,6,A.1 m/s,B.0.5,m/s,C.,1 m/s,D,.,0.5 m/s,图6A.1 m/s B.0.5 m/s,解析,两车碰撞过程动量守恒,.,m,1,v,1,m,2,v,2,(,m,1,m,2,),v,0.5,m/s,答案,D,解析两车碰撞过程动量守恒.0.5 m/s答案D,4.,如图,7,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,，求此时,B,的速度大小和方向,.,图,7,4.如图7所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80,解析,以空间站为参考系，选远离空间站，即,v,0,方向为正方向,.,据动量守