16.3动量守恒定律.ppt

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16.3 动量守恒定律 一、系统、内力和外力 1.系统:存在相互作用的几个物体所组成的整体称为系统,系统可按解决问题的需要灵活选取。 2.内力:系统内各个物体间相互用力称为内力。 3.外力:系统外其他物体作用在系统内任何一个物体上的力称为外力。 问题:如图所示,在水平面上做匀速运动的两个小球,质量分别为m1和m2,沿同一直线向相同的方向运动,速度分别为v1和v2,v2v1。当第二个小球追上第一个小球时两球碰撞。碰撞后的速度分别为v1′和v2′。碰撞过程第一个小球所受第二个球对它的作用力是F1,第二个球所受第一个球对它的作用力是F2,试用牛顿定律分析碰撞过程。 二、动量守恒定律 m2 m1 v2 v1 F1 m2 F2 m1 v’2 v’1 F1= - F2 ,    定律的表达式是矢量式,解题时选取正方向后用正、负来表示方向,将矢量运算变为代数运算。 1.内容:相互作用的几个物体组成的系统,如果不受外力作用,或它们受到的外力之和为零,则系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。 二、动量守恒定律 2.数学表达式: 4.动量守恒定律的适用条件 (1)系统不受外力或所受外力的矢量和为零。 (2)系统所受外力远小于内力,如碰撞或爆炸瞬间,外力可以忽略不计。 (3)系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为零,或外力远小于内力,则该方向动量守恒(分动量守恒)。 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。 系统所受的外力有:重力、地面对木块支持力、竖直墙对弹簧的支持力,三者之和不为零,所以系统动量不守恒。 四、动量守恒定律的普适性 1.动量守恒定律是由牛顿第二、第三定律导出的,两者关系密切,在经典力学中都占有及其重要的地位。牛顿运动定律从“力”的角度反映物体间的相互作用;动量守恒定律从“动量”的角度描述物体间的相互作用。 2.动量守恒定律是实验定律,它的结论完全由实验决定。虽然它可有牛顿运动定律推导出来,但它并不依赖牛顿运动定律。 3.用牛顿运动定律解决问题要涉及总个过程的力,有时候解决起来比较复杂,而动量守恒定律只涉及过程始末两个状态,与过程力的细节无关,能是问题大大简化。 4.动量守恒定律比牛顿定律更普遍,它适用目前为止的物理学研究的一切领域,即不仅适用于宏观、低速领域,而且适用于微观、高速领域。 在列车编组站里,一辆 m1 = 1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以 v1 = 2 m/s 的速度运动,碰上一辆 m2 = 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。 v1 m2 m1 例题 1 ①本题中相互作用的系统是什么? ②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? ③ 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? 代入数值,得v = 0.9 m/s 即两车接合后以0.9m/s的速度沿着第一辆车原来运动的方向继续运动 参考解答 解:取两辆货车在碰撞前运动方向为正方向,设两车接合后的速度为v, 则两车碰撞前的总动量为m1v1,碰撞后的总动量为(m1+m2)v,由动量守恒定律可得: (m1+m2)v=m1v1 应用动量守恒定律解题的基本步骤和方法 ⑴分析题意,确定研究对象; ⑵分析作为研究对象的系统内各物体的受力情况,分清内力与外力,确定系统动量是否守恒; ⑶在确认动量守恒的前提下,确定所研究的相互作用过程的始末状态,规定正方向,确定始、末状态的动量值的表达式; ⑷列动量守恒方程; ⑸求解,如果求得的是矢量,要注意它的正负,以确定它的方向. 爆炸类问题 解 : 导弹炸裂前的总动量为 p=mv 炸裂后的总动量为 p′=m1v1+(m-m1)v2 根据动量守恒定律p′=p 可得 m1v1 + (m-m1)v2 = mv 解出 练习 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 A 高中物理 选修3—5 应用动量守恒定律解题时应注意 ①矢量性:表达式中的速度、动量均为矢量,在 一维情况下,选定一个正方向,将矢量运算转 化为代数运算. ②同一性:表达式中各个速度必须是相对同一 参照物的. ③同时性:表达式中等式一边的速度必须是同一 时刻的. 动量守恒定律 项目 公式 内容 应用对象 动量守恒条件 特点 系统不受外力或所受外力的合力为零,这个系统的动量就保持不变。 系统 研究的系统不

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