动量守恒定律在碰撞中的应用很好用哦.pptx
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1、选修选修3-5碰撞与动量守恒碰撞与动量守恒动量守恒定律动量守恒定律在碰撞中的应用在碰撞中的应用动量守恒定律的典型应用动量守恒定律的典型应用几个模型:几个模型:1 1、碰撞中动量守恒、碰撞中动量守恒 /爆炸模型爆炸模型2 2、反冲运动、反冲运动3 3、子弹打木块类的问题、子弹打木块类的问题4 4、弹簧模型弹簧模型(临界问题)(临界问题)5 5、人船模型:、人船模型:平均动量守恒平均动量守恒1、动量守恒定律的内容、动量守恒定律的内容:一个系统不受外力或者受外力之和为一个系统不受外力或者受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。零,这个系统的总动量保持不变。2、动量守恒定律的表达式、动量守恒定律的表
2、达式:(1)p1+p2=p1+p2,即,即m1v1+m2v2=m1v1+m2v2,(2)p1+p2=0,p1=-p2(3)p=0知识回顾知识回顾:3、动量守恒定律的条件、动量守恒定律的条件:(1 1)系统不受外力或所受的外力之)系统不受外力或所受的外力之和为零。和为零。(2 2)系统内力远大于外力。)系统内力远大于外力。(3 3)系统在某一方向不受外力或所)系统在某一方向不受外力或所受的外力之和为零,这一方向的动受的外力之和为零,这一方向的动量守恒。量守恒。知识回顾知识回顾:一、动量守恒定律问题一、动量守恒定律问题【例【例1 1:】如图所示,质量为:】如图所示,质量为m m2 21kg1kg的
3、滑块静止于光的滑块静止于光滑的水平面上,以质量为滑的水平面上,以质量为m m1 150g50g的小球以的小球以v v1 1100m/s100m/s的速率碰到滑块后又以的速率碰到滑块后又以v v2 280m/s80m/s的速率被弹回,求滑的速率被弹回,求滑块获得的速度是多少?块获得的速度是多少?v1m2m1解:取解:取m m1 1和和m m2 2系统作为研究对象,则系统动量守恒,以系统作为研究对象,则系统动量守恒,以v v1 1的方向为正方向,则根据动量守恒定律可得:的方向为正方向,则根据动量守恒定律可得:化解可得:化解可得:一枚在空中飞行的导弹,质量为一枚在空中飞行的导弹,质量为m,在某,在某
4、点的速度为点的速度为v,方向水平,如图所示。导弹,方向水平,如图所示。导弹在该点突然炸裂成两块,其中质量为在该点突然炸裂成两块,其中质量为m1的的一块沿着与一块沿着与v相反的方向飞去,速度相反的方向飞去,速度v1。求炸裂后另一块的速度求炸裂后另一块的速度v2。分析分析导弹在空中爆炸时所受合外力应是它受导弹在空中爆炸时所受合外力应是它受到的重力到的重力G(m1+m2)g,可见系统的动,可见系统的动量并不守恒。但爆炸的内力远大于所受量并不守恒。但爆炸的内力远大于所受的外力即重力,系统的动量可以看作近的外力即重力,系统的动量可以看作近似守恒。似守恒。【例题【例题2】参考解答:参考解答:解解:取炸裂前
5、速度取炸裂前速度v的方向为正方向,根据动量守恒的方向为正方向,根据动量守恒定律,可得定律,可得m1v1+(m-m1)v2=mv解得解得:小结:上述两例属碰撞和爆炸过程上述两例属碰撞和爆炸过程,由于由于对碰撞和爆炸过程的瞬间对碰撞和爆炸过程的瞬间,其内力远大于其内力远大于 外力外力,所以在此过程系统的动量是守恒的所以在此过程系统的动量是守恒的.总结:动量守恒定律问题的基本步骤和方法总结:动量守恒定律问题的基本步骤和方法分析题意,确定分析题意,确定研究对象研究对象;分析作为研究对象的系统内各物体的分析作为研究对象的系统内各物体的受力情况受力情况,分,分清内力与外力清内力与外力,确定系统动量是否守恒
6、;确定系统动量是否守恒;在确认动量守恒的前提下,确定所研究的相互在确认动量守恒的前提下,确定所研究的相互作用作用过程过程的的始末状态始末状态,规定正方向规定正方向,确定始、末状态的动,确定始、末状态的动量值的表达式;量值的表达式;列动量守恒方程列动量守恒方程;求解求解,如果求得的是矢量,要注意它的正负,以确,如果求得的是矢量,要注意它的正负,以确定它的方向定它的方向.3 3:满足规律:动量守恒定律:满足规律:动量守恒定律 二、碰撞问题二、碰撞问题1 1:定义:定义:碰撞是指相对运动的物体相遇时,碰撞是指相对运动的物体相遇时,在极短的时间内它们的运动状态发生了显著变在极短的时间内它们的运动状态发
7、生了显著变化的过程。化的过程。物理学中所说的碰撞的含义是相当广泛的,比如两个物体的物理学中所说的碰撞的含义是相当广泛的,比如两个物体的碰撞,子弹射入木块,系在绳子两端的物体将松弛的绳子突碰撞,子弹射入木块,系在绳子两端的物体将松弛的绳子突然拉紧,列车车厢的挂接,中子轰击原子核等都可以视为碰然拉紧,列车车厢的挂接,中子轰击原子核等都可以视为碰撞。撞。2 2:特点:在碰撞过程中内力都是远远大于外力:特点:在碰撞过程中内力都是远远大于外力4 4:碰撞的类型:碰撞的类型:(1 1)弹性碰撞)弹性碰撞两物体碰撞很短时间内分开(不含中间有弹簧的情况),能量(动能)无损失,称为弹性碰撞。碰撞前后机械能(或总
8、动能)守恒和动量守恒;碰撞前后机械能(或总动能)守恒和动量守恒;特点:特点:【例【例2 2】质量为质量为m1=0.2kg m1=0.2kg 的小球以的小球以5m/s5m/s的速度在光的速度在光滑平面上运动,跟原来静止的质量为滑平面上运动,跟原来静止的质量为m2=50gm2=50g的小球的小球相碰撞,如果碰撞是弹性的,求碰撞后球相碰撞,如果碰撞是弹性的,求碰撞后球m1m1与球与球m2m2的速度。如图所示:的速度。如图所示:两球所组成的系统在碰撞过程中所受到的合外两球所组成的系统在碰撞过程中所受到的合外力为零,因此遵守动量守恒定律,又因为是弹性碰力为零,因此遵守动量守恒定律,又因为是弹性碰撞,碰撞
9、过程中无机械能损失,因此碰撞前后系统撞,碰撞过程中无机械能损失,因此碰撞前后系统总动能相等。总动能相等。讨论:讨论:1.1.若若 m m1 1=m=m2 2质量相等的两物体质量相等的两物体弹性碰撞后交换速度弹性碰撞后交换速度2.2.若若 m m1 1 mm m2 2(2 2)非弹性碰撞)非弹性碰撞 在实际发生的碰撞中,机械能要有一部分转化为内能,这样的碰撞称为非弹性碰撞,所以在非弹性碰撞中,碰撞结束时的总动能要小于碰撞前的总动能其规律可表示为:m1v1m2v2m1v1m2v2 特点:特点:这类问题能量(动能)损失最多,即:碰撞后这类问题能量(动能)损失最多,即:碰撞后总机械能小于碰撞前的总机械
10、能,但动量是守恒。总机械能小于碰撞前的总机械能,但动量是守恒。(3 3)完全非弹性碰撞)完全非弹性碰撞这类问题是两个物体碰后合为一个整体,以共同的这类问题是两个物体碰后合为一个整体,以共同的的速度运动,这类碰撞称为完全非弹性碰撞。的速度运动,这类碰撞称为完全非弹性碰撞。即时突破,小试牛刀即时突破,小试牛刀1.(单选单选)在光滑水平面上有三个完全相同的小球,在光滑水平面上有三个完全相同的小球,它们成一条直线,它们成一条直线,2、3小球静止,并靠在一起,小球静止,并靠在一起,1球以速度球以速度v0射向它们,如图射向它们,如图133所示设所示设碰撞中不损失机械能,则碰后三个小球的速度碰撞中不损失机械
11、能,则碰后三个小球的速度可能是可能是()图图133Av1v2v3v0 Bv10,v2v3v0 Cv10,v2v3v0 Dv1v20,v3v0解析:解析:选选D.由弹性碰撞的规律可知,当两球质量相等时,碰由弹性碰撞的规律可知,当两球质量相等时,碰撞时两球交换速度先球撞时两球交换速度先球1与球与球2碰,再球碰,再球2与球与球3碰,故选碰,故选D.D解决碰撞问题须同时遵守的三个原则解决碰撞问题须同时遵守的三个原则:一一.系统动量守恒原则系统动量守恒原则三三.物理情景可行性原则物理情景可行性原则例如:追赶碰撞:例如:追赶碰撞:碰撞前:碰撞前:碰撞后:碰撞后:在在前面前面运动的物体的速度运动的物体的速度
12、一定不一定不小于小于在在后面后面运动的物体的速度运动的物体的速度二二.能量不增加的原则能量不增加的原则2、质量相等、质量相等A、B两球在光滑水平桌面上两球在光滑水平桌面上沿同一直线,同一方向运动,沿同一直线,同一方向运动,A球的动量球的动量是是7kgm/s,B球的动量是球的动量是5kgm/s,当,当A球追上球追上B球发生碰撞,则碰撞后两球的动球发生碰撞,则碰撞后两球的动量可能值是(量可能值是()A.pA=6kgm/s,pB=6kgm/s B.pA=3kgm/s,pB=9kgm/sC.pA=2kgm/s,pB=14kgm/sD.pA=4kgm/s,pB=17kgm/sA分析分析:碰撞时动量守恒:
13、碰撞时动量守恒:可知可知:A、B、C都满足都满足.总动能不能增加总动能不能增加,即,即经计算得经计算得:只有只有A正确。正确。3、质量不相等、质量不相等A、B两球在光滑水平桌面两球在光滑水平桌面上沿同一直线,同一方向运动,上沿同一直线,同一方向运动,A球的动球的动量是量是5kgm/s,B球的动量是球的动量是7kgm/s,当当A球追上球追上B球发生碰撞,则碰撞后两球球发生碰撞,则碰撞后两球的动量可能值是(的动量可能值是()A.pA=6kgm/s,pB=6kgm/s B.pA=3kgm/s,pB=9kgm/s C.pA=2kgm/s,pB=14kgm/s D.pA=5kgm/s,pB=17kgm/
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