陜西省安康市石泉縣高中物理 第1章 碰撞與動量守恒 1.2 探究動量守恒定律課件 滬科版選修3-5.ppt

,第一章碰撞與動量守恒,第節(jié)探究動量守恒定律,2、能夠區(qū)分系統(tǒng)、內(nèi)力和外力。,3、能夠自行推導(dǎo)動量守恒定律的表達(dá)式。,4、了解動量守恒定律的普適性和牛頓運(yùn)動定律適用范圍的局限性。,5、深刻理解動量守恒定律，練習(xí)用動量守恒定律解決實(shí)際問題。,1、明確探究物體碰撞時(shí)動量的變化規(guī)律，掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法,她能跳上岸嗎？,很不幸，她落水了。,估計(jì)到岸邊只有1.5m。,我平時(shí)立定跳遠(yuǎn)都是2m多呢。,跳,?。?我怎么會跳到水里去了呢？,?,問題1：這位自信的同學(xué)為什么會掉到水里呢？,問題2：小球碰撞時(shí)，他們的動量變化遵守怎樣的規(guī)律呢？,m1,m2,實(shí)驗(yàn)探究探究物體碰撞時(shí)動量的變化規(guī)律,建立模型：實(shí)驗(yàn)必須保證碰撞是一維的，即兩個(gè)物體在碰撞之前沿同一直線運(yùn)動，碰撞之后還沿同一直線運(yùn)動，且方向同向?yàn)檎?，反向?yàn)樨?fù)；這種情況叫做一維碰撞。,在一維碰撞的情況下，兩個(gè)物體碰撞前后的動量有什么規(guī)律呢？,問題3：如何探究物體碰撞時(shí)動量的變化規(guī)律？,問題5：怎樣測量物體的質(zhì)量呢？,用天平測量物體的質(zhì)量；,速度的測量：可以充分利用所學(xué)的運(yùn)動學(xué)知識，如利用勻速運(yùn)動、平拋運(yùn)動，并借助于斜槽、氣墊導(dǎo)軌、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和紙帶等來達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮涂刂茖?shí)驗(yàn)條件。,問題6：怎樣測量物體的速度呢？,問題4：實(shí)驗(yàn)室如何測量兩個(gè)物體碰撞前后的動量呢？,質(zhì)量?,速度?,測速原理1：光電門測速,測出滑塊經(jīng)過光電門的時(shí)間t，擋光條的寬度為L，,則滑塊勻速運(yùn)動的速度為,測速原理2：單擺測速,設(shè)擺繩長為L，測出擺角和，機(jī)械能守恒可得速度為,測出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離x，,測速原理3：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測速,可得速度為,相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的時(shí)間t，,還有其他方案嗎？,分析頻閃照片中A、B滑塊碰撞前后的位置情況，設(shè)頻閃時(shí)間間隔為t，可得速度為,測速原理4：頻閃照片測速,測出碰撞前后各球落點(diǎn)到O間的距離xOP、xOM、xON，各球空中運(yùn)動時(shí)間均相同，設(shè)為t，可得速度為,為防止碰撞中A球反彈，有:mAmB,落點(diǎn)確定：,測速原理5：平拋測速,m2,m1,系統(tǒng)：有相互作用的兩個(gè)（或兩個(gè)以上）物體構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng),內(nèi)力：系統(tǒng)中相互作用的各物體之間的相互作用力,外力：外部其他物體對系統(tǒng)的作用力,系統(tǒng),內(nèi)力,外力,問題7：如何理解系統(tǒng)內(nèi)力和外力，舉例說明？,m2,m1,光滑,問題8：試用牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)兩物體碰撞前后的總動量的關(guān)系？,你還有其他的推導(dǎo)方法嗎？,m2,m1,光滑,問題9：試用動量定理推導(dǎo)兩物體碰撞前后的總動量的關(guān)系？,問題10：觀看視頻，你有何感想？,如果一個(gè)系統(tǒng)不受外力，或者所受外力的矢量和為0，這個(gè)系統(tǒng)的總動量保持不變。這就是動量守恒定律。,1、內(nèi)容,2、表達(dá)式,3、適用條件,(1)系統(tǒng)不受外力；(理想條件),(2)系統(tǒng)受到外力，但外力的合力為零；(實(shí)際條件),(3)系統(tǒng)所受外力合力不為零，但系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，外力相對來說可以忽略不計(jì)，因而系統(tǒng)動量近似守恒；(近似條件）,(4)系統(tǒng)總的來看雖不符合以上三條中的任何一條，但在某一方向上符合以上三條中的某一條，則系統(tǒng)在這一方向上動量守恒.(單向條件),問題11：對動量守恒定律的理解？,審題指導(dǎo),本題中研究的是哪一個(gè)過程？該過程的初狀態(tài)和末狀態(tài)分別是什么？,本題中相互作用的系統(tǒng)是什么？,分析系統(tǒng)受到哪幾個(gè)外力的作用？是否符合動量守恒的條件？,碰撞前、后,地面摩擦力和空氣阻力,遠(yuǎn)小于內(nèi)力,動量守恒,系統(tǒng),內(nèi)力,外力,如圖所示，一只質(zhì)量為5.4kg的保齡球，撞上一只質(zhì)量為1.7kg、原來靜止的球瓶，此后球瓶以3.0m/s的速度向前飛出，而保齡球以1.8m/s的速度繼續(xù)向前運(yùn)動，求保齡球碰撞前的運(yùn)動速度。,問題12：處理課本案例，歸納如何動量守恒定律進(jìn)行解題？,如圖所示，一只質(zhì)量為5.4kg的保齡球，撞上一只質(zhì)量為1.7kg、原來靜止的球瓶，此后球瓶以3.0m/s的速度向前飛出，而保齡球以1.8m/s的速度繼續(xù)向前運(yùn)動，求保齡球碰撞前的運(yùn)動速度。,解析,沿保齡球碰撞前的運(yùn)動方向建立坐標(biāo)軸，有,碰撞前保齡球的總動量為,碰撞后保齡球的總動量為,由動量守恒定律可得：,所以,代入數(shù)值，得,問題12：處理課本案例，歸納如何動量守恒定律進(jìn)行解題？,找：找研究對象(系統(tǒng)包括那幾個(gè)物體)和研究過程；析：進(jìn)行受力分析，判斷系統(tǒng)動量是否守恒(或在某一方向是否守恒)；定：規(guī)定正方向，確定初末狀態(tài)動量正負(fù)號，畫好分析圖；列：由動量守恒定律列方程；算：合理進(jìn)行運(yùn)算，得出最后的結(jié)果，并對結(jié)果進(jìn)行分析。,應(yīng)用動量守恒定律解題的基本步驟和方法,問題12：處理案例，歸納如何動量守恒定律進(jìn)行解題？,問題13：用動量守恒定律與牛頓運(yùn)動定律兩種方法解題并進(jìn)行比較？,如圖所示，質(zhì)量mB=1kg的平板小車B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左勻速運(yùn)動當(dāng)t=0時(shí)，質(zhì)量mA=2kg的小鐵塊A以v2=2m/s的速度水平向右滑上小車，A與小車間的動摩擦因數(shù)為=0.2。若A最終沒有滑出小車，取水平向右為正方向，g10m/s2，求：A在小車上停止運(yùn)動時(shí)，小車的速度大小。,A在小車上停止運(yùn)動時(shí)，A、B以共同速度運(yùn)動，設(shè)其速度為v，取水平向右為正方向，,解析,用動量守恒定律,方法一：,mAv2-mBv1=(mA+mB)v,由動量守恒定律得,解得，v=lms,問題13：用動量守恒定律與牛頓運(yùn)動定律兩種方法解題并進(jìn)行比較？,如圖所示，質(zhì)量mB=1kg的平板小車B在光滑水平面上以v1=1m/s的速度向左勻速運(yùn)動當(dāng)t=0時(shí)，質(zhì)量mA=2kg的小鐵塊A以v2=2m/s的速度水平向右滑上小車，A與小車間的動摩擦因數(shù)為=0.2。若A最終沒有滑出小車，取水平向右為正方向，g10m/s2，求：A在小車上停止運(yùn)動時(shí)，小車的速度大小。,解析,設(shè)小車的加速度為a1，小鐵塊的加速度為a2，運(yùn)動時(shí)間為t；,方法二:,用牛頓運(yùn)動定律,所以v1+a1t=v2-a2t解得：t0.5s,由牛頓運(yùn)動定律得：,得：v=v1-a1t=1+40.5=1m/s,1、動量守恒定律只涉及過程始末兩個(gè)狀態(tài),與過程中力的細(xì)節(jié)無關(guān)。2、動量守恒定律不僅適用于宏觀、低速問題，而且適用于高速、微觀的問題。3、動量守恒定律是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)規(guī)律,它適用于目前為止物理學(xué)研究的一切領(lǐng)域。,動量守恒定律的普適性,問題13：用動量守恒定律與牛頓運(yùn)動定律兩種方法解題并進(jìn)行比較？,牛頓運(yùn)動定律解決問題要涉及整個(gè)過程的力。,這些領(lǐng)域，牛頓運(yùn)動定律不在適用。,ABD,=1.4%,<4%,保持不變,最大誤差,解析,課堂練習(xí)1,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器探究碰撞過程中不變量的實(shí)驗(yàn)：在小車A的前端粘有橡皮泥，推動小車A使之做勻速運(yùn)動然后與原來靜止在前方的小車B相碰并粘合成一體，繼續(xù)做勻速運(yùn)動，他設(shè)計(jì)的具體裝置如圖所示在小車A后連著紙帶，電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器電源頻率為50Hz，測得小車A的質(zhì)量(包括橡皮泥)為310g，小車B的質(zhì)量為205g，計(jì)算可知，兩小車相互作用前質(zhì)量與速度的乘積之和為_kgm/s；兩小車相互作用以后質(zhì)量與速度的乘積之和為_kgm/s(保留三位有效數(shù)字)。兩結(jié)果不完全相等的主要原因是_,0.620,0.618,紙帶與打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的限位孔及小車與木板間有摩擦。,t2=7T=0.14s,t1=5T=0.10s,小車的A速度,AB相碰并粘合成一體速度,mAv1=0.3102kgm/s=0.620kgm/s,(mA+mB)v2=(0.310+0.205)1.2kgm/s=0.618kgm/s,解析,課堂練習(xí)2,一輛平板車停止在光滑水平面上，車上一人用大錘敲打車的左端，如下圖所示，在錘的連續(xù)敲打下，這輛平板車將()A、左右來回運(yùn)動B、向左運(yùn)動C、向右運(yùn)動D、靜止不動,A,課堂練習(xí)3,解析,對人、鐵錘和平板車組成的系統(tǒng)，系統(tǒng)外力之和為0，系統(tǒng)總動量守恒。,當(dāng)錘頭打下去時(shí)，錘頭向右運(yùn)動，車就向左運(yùn)動；舉起錘頭，錘頭向左運(yùn)動，車就向右運(yùn)動；連續(xù)敲擊時(shí)，車就左右運(yùn)動；一旦錘頭不動，車就會停下。,兩個(gè)磁性很強(qiáng)的磁鐵，分別固定在甲、乙兩輛小車上，甲車的總質(zhì)量為4kg，乙車的總質(zhì)量為2kg。甲、乙兩輛小車放在光滑的水平面上，它們相向運(yùn)動，甲車的速度是5m/s，方向水平向右；乙車的速度是3m/s,方向水平向左。由于兩車上同性磁極的相互排斥，某時(shí)刻乙車向右以8m/s的水平速度運(yùn)動，求此時(shí)甲車的速度？,負(fù)號表示甲車的速度方向水平向左,課堂練習(xí)4,解析,以水平向右方向?yàn)檎较?（確定正方向）,v1=5m/s,v2=-3m/s,v2=8m/s,根據(jù)動量守恒定律：,m1v1+m2v2=m1v1+m2v2,解得：v1=-0.5m/s,審題指導(dǎo),在列車編組站里，一輛m1=1.8104kg的貨車在平直軌道上以v1=2m/s的速度運(yùn)動，碰上一輛m2=2.2104kg的靜止貨車，它們碰撞后結(jié)合在一起繼續(xù)運(yùn)動，求貨車碰撞后的運(yùn)動速度。,本題中研究的是哪一個(gè)過程？該過程的初狀態(tài)和末狀態(tài)分別是什么？,本題中相互作用的系統(tǒng)是什么？,分析系統(tǒng)受到哪幾個(gè)外力的作用？是否符合動量守恒的條件？,碰撞前、后,地面摩擦力和空氣阻力,遠(yuǎn)小于內(nèi)力,動量守恒,系統(tǒng),內(nèi)力,外力,課堂練習(xí)5,在列車編組站里，一輛m1=1.8104kg的貨車在平直軌道上以v1=2m/s的速度運(yùn)動，碰上一輛m2=2.2104kg的靜止貨車，它們碰撞后結(jié)合在一起繼續(xù)運(yùn)動，求貨車碰撞后的運(yùn)動速度。,解析,沿碰撞前貨車運(yùn)動的方向建立坐標(biāo)軸，有,v1=2m/s,設(shè)兩車結(jié)合后的速度為v。,兩車碰撞前的總動量為,兩車碰撞后的總動量為,由動量守恒定律可得：,所以,代入數(shù)值，得,v=0.9m/s,課堂練習(xí)5,再見,