粤教版高中物理选修3-5动量守恒定律在碰撞中的应用.ppt

动量守恒定律在碰撞中的应用 1.知道应用动量守恒定律解决问题时应注意的问题。 2.掌握应用动量守恒定律解决问题的一般步骤。 3.会应用动量守恒定律分析、解决碰撞、爆炸等相互作用的问题。 4.能综合应用动量守恒定律和其他规律解决一维运动有关问题。 从现代物理学的理论高度来认识，动量守恒定律是物理学中最基本的普适原理之一。(另一个最基本的普适原理就是能量守恒定律)从科学实践的角度来看，迄今为止，人们尚未发现动量守恒定律有任何例外。相反，每当在实验中观察到似乎是违反动量守恒定律的现象时，物理学家们就会提出新的假设来补救，最后总是以有新的发现而胜利告终。 1.在碰撞和类碰撞问题中，相互作用力往往是变力，过程相当复杂，很难用牛顿运动定律来求解，而应用动量守恒定律只需考虑过程的_____________，不必涉及____________，且在实际应用中，往往需要知道的也仅仅是碰撞后物体运动的________，所以动量守恒定律在解决各类碰撞问题中有着极其广泛的应用。 2.应用动量守恒定律解决问题的基本思路和一般方法。 速度 初、末状态 过程的细节 (1)确定研究对象组成的系统，分析相互作用的物体组成的系统总动量是否守恒。 (2)设定正方向，分别写出系统初、末状态的总动量。 (3)根据动量守恒定律列方程。 (4)解方程，统一单位后代入数值进行运算，列出结果。 碰撞问题应遵循的三个原则： 原则一：系统动量守恒原则 由于碰撞的特点是作用时间极短，力非常大，通常系统所受的外力(如重力、摩擦力等)在这段时间内的影响可忽略不计，认为参与碰撞的物体系统动量守恒。 原则二：不能违背能量守恒原则 原则三：物理情景可行性原则 因碰撞作用时间极短，故每个参与碰撞的物体受到的冲力很大，使物体速度发生骤变而其位置变化极其微小，以致我们认为其位置没有变化，碰撞完毕后，物体各自以新的动量开始运动。 若两物体发生碰撞，碰后同向运动，在前面运动物体的速率应大于或等于后面的速率。 甲乙两球在水平光滑轨道上向同方向运动，已知它们的动量分别是p1＝5kg·m/s，p2＝7kg·m/s，甲从后面追上乙并发生碰撞，碰后乙球的动量变为10kg·m/s，则二球质量m1与m2间的关系可能是下面的哪几种(　　) A.m1＝m2 　　　　　　　 B.2m1＝m2　 C.4m1＝m2 D.6m1＝m2 解析：甲乙两球在碰撞过程中动量守恒，所以有： p1＋p2＝ p′1＋p′2 即： p′1＝2 kg·m/s。 由于在碰撞过程中，不可能有其他形式的能量转化为机械能，只能是系统内物体间机械能相互转化或一部分机械能转化为内能，因此系统的机械能不会增加。所以有： 答案：C 课堂训练 1.质量相等的A、B两球在光滑水平面上均向右沿同一直线运动，A球的动量为pA＝9kg·m/s，B球的动量为pB＝3kg·m/s，当A球追上B球时发生碰撞，则碰后A、B两球的动量可能值是( 　) A。pA′＝6kg·m/s，pB′＝6kg·m/s B。pA′＝8kg·m/s，pB′＝4kg·m/s C。pA′＝－2kg·m/s，pB′＝14kg·m/s D。pA′＝－4kg·m/s，pB′＝17kg·m/s A、B选项表明碰撞后两球的动量均为正值，即碰后两球沿同一方向运动，后面A球的速度应小于或等于B球的速度，即vA′≤vB′，因此又可排除B项，所以该题的正确选项为A。 答案：A 应用动量守恒定律解题的步骤 相互作用的几个物体，在极短的时间内它们的运动状态发生显著变化，这个过程就可称为碰撞。 由于碰撞的物体之间的作用时间短；碰撞物体之间的作用力大。内力远大于外力，故符合动量守恒定律。 应用动量守恒定律的解题步骤： 1.确定研究对象，由于研究对象是由几个物体组成的系统，所以在确定研究对象时，要根据题意明确所研究的系统是由哪些物体组成的。 2.对系统内各个物体进行受力分析，分清内力和外力；并判断系统在哪一过程中动量守恒。 3.确定正方向。 4.确定系统的初末状态的总动量。 5.根据动量守恒定律列方程。 在建立动量守恒定律方程时，还要注意以下几点。①一般速度都是以地面作为参照物。②公式中涉及的速度方向，只允许有一个速度方向未确定，其余速度方向为已知。③单位要一致。 6.解方程求解。 质量为m1的物体，以速度v1与原来静止的物体m2发生弹性碰撞，如图所示，设碰撞后它们的速度分别为v′1和v′2，试用m1、m2、v1表示v′1和v′2。 2.质量为30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车，已知平板车的质量为90kg，求小孩跳上车后他们共同的速度。 课堂训练 动量守恒定律的“三性” 1.方程的矢量性：动量守恒的方程是一个矢量方程。对于作用前