第2节 动量守恒定律
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第2节动量守恒定律一、动量守恒定律1.内容:如果一个系统不受外力,或者所受外力的矢量和为0,这个系统的总动量保持不变。
[注1] 2.表达式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′。
3.适用条件(1)理想守恒:不受外力或所受外力的合力为0。
(2)近似守恒:系统内各物体间相互作用的内力远大于它所受到的外力。
[注2](3)某一方向守恒:如果系统在某一方向上所受外力的合力为0,则系统在该方向上动量守恒。
二、碰撞、反冲、爆炸1.碰撞(1)特点:作用时间极短,内力(相互碰撞力)远大于外力,总动量守恒。
(2)分类①弹性碰撞:碰撞后系统的总动能没有损失。
[注3]②非弹性碰撞:碰撞后系统的总动能有损失。
③完全非弹性碰撞:碰撞后合为一体,机械能损失最大。
2.爆炸与碰撞类似,物体间的相互作用时间很短,作用力很大,且远大于系统所受的外力,所以系统动量守恒。
3.反冲 [注4](1)定义:当物体的一部分以一定的速度离开物体时,剩余部分将获得一个反向冲量,如发射炮弹、火箭等。
(2)特点:系统内各物体间的相互作用的内力远大于系统受到的外力,动量守恒。
【注解释疑】[注1] 外力和内力是相对的,与研究对象的选取有关。
[注2] 外力的冲量在相互作用的时间内忽略不计。
[注3] 弹性碰撞是一种理想化的物理模型,在宏观世界中不存在。
[注4] 反冲运动和爆炸问题中,系统的机械能可以增大,这与碰撞问题是不同的。
[深化理解]1.动量守恒方程为矢量方程,列方程时必须选择正方向。
2.动量守恒方程中的速度必须是系统内各物体在同一时刻相对于同一参考系(一般选地面)的速度。
3.碰撞、爆炸、反冲均因作用时间极短,内力远大于外力满足动量守恒(或近似守恒),但系统动能的变化是不同的。
4.“人船”模型适用于初状态系统内物体均静止,物体运动时满足系统动量守恒或某个方向上系统动量守恒的情形。
[基础自测]一、判断题(1)只要系统合外力做功为零,系统动量就守恒。
(×)(2)系统动量不变是指系统的动量大小和方向都不变。
第一章动量守恒定律第2节动量定理问题?有些船和码头常悬挂一些老旧轮胎,主要的用途是减轻船舶靠岸时码头与船体的撞击。
其中有怎样的道理呢?两个物体碰撞时,彼此间会受到力的作用,那么一个物体动量的变化和它所受的力有怎样的关系呢?动量定理为了分析问题的方便,我们先讨论物体受恒力的情况。
如图1.2-1,假定一个质量为加的物体在光滑的水平面上受到恒力F的作用,做匀变速直线运动。
在初始时刻,物体的速度为V,经过一段时间∆r,它的速度为M那么,这个物体在这段时间的加速度就是图1.2-1力改变物体的动量∆υ"一V°=石二∆r根据牛顿第二定律F=ma,则有v,—Vnrv'-mv—一.尸=M—R—=Δ/即F∆r=p,-p(1)由于∆p=√-p,所以(D式也可以写成F=,它表示:物体动量的变化率等于它所受的力。
(1)式的右边是物体在∖t这段时间内动量的变化量,左边既与力的大小、方向有关,又与力的作用时间有关。
尸加这个物理量反映了力的作用对时间的累积效应。
物理学中把力与力的作用时间的乘积叫作力的冲■(impulse),用字母/表示冲量,则I=FZ冲量的单位是牛秒,符号是N-So有了冲量的概念,(1)式就可以写成I=p,-p(2)(1)式也可以写作F(f-r)=mv,-mv(3)(2)式或(3)式表明:物体在一个过程中所受力的冲■等于它在这个过程始末的动・变化这个关系叫作动・定理(theoremofmomentum),,这里说的“力的冲量”指的是合力的冲量,或者是各个力的冲量的矢量和。
物体在碰撞过程中受到的作用力往往不是恒力,物体不做匀变速运动。
那么,应该怎样处理这样的问题呢?我们可以把碰撞过程细分为很多短暂过程(图l∙2-2),每个短暂过程中物体所受的力没有很大的变化,这样对于每个短暂过程就能够应用(1)式了。
把应用于每个短暂过程的关系式相加,就得到整个过程的动量定理。
在应用(1)式处理变力问题时,式中的尸应该理解为变力在作用时间内的平均值。
第一章动量守恒定律第3节动量守恒定律前面儿教材讲述的冲量动量及动量定理是全章的基础知识,在中学物理中,用动量定理处理的对象一般是单个物体,本节则将研究对象拓展到系统,在动量定理的基础上,概括了封闭系统中的一般规律,动量守恒定律不仅是本章的核心内容,也是整个高中物理的重点,学好本节内容对今后处理物理综合问题。
【物理观念】能在一维情况下,两物体的相互作用情境中由牛顿定律及动量定理推导出动量守恒定律。
理解并掌握定内容及定律成立条件,了解定律的几种数学表达式。
【科学思维】能在具体问题中判断动量是否守恒,能熟练运用动量守恒定律解释现象和解决问题。
【科学探究】通过对动量概念及动量守恒定律的学习,了解归纳与演绎两种思维方法的应用,参加小组讨论师生互动,经过思考,发表自己的见解经历,实验探究过程发现规律。
【科学态度与责任】主动与他人合作的团队精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,培养学生将物理知识,物理规律进行分析,比较与联系,养成自主构建知识体系的意识,培养实事求是,具体问题具体分析的教学态度。
【教学重点】理解动量守恒成立的条件及定律的表达式的推导及应用。
【教学难点】理解动量守恒的物理内涵,动量守恒定律方程的矢量性,应用动量守恒定律解决问题。
【导入新课】思考:第一节中我们通过分析一辆小车碰撞一辆静止小车,得出碰撞前后两辆小车的动量之和不变的结论。
对于冰壶等物体的碰撞也是这样么?怎样证明这一结论?这是一个普遍的规律么?【新课讲授】复习:单个物体受力与动量变化量之间的关系F·Δt= mv' – mv 0=Δp思考:若用动量定理分别研究两个相互作用的物体,会有新收获么?(通过复习单个物体受力与动量变化量之间的关系引出两个相互作用的物体所组成的整体之间的动量关系)一、相互作用的两个物体的动量变化1.对两个物体的碰撞过程进行理论分析利用动量定理对光滑水平面上的A 、B 两个物体在碰撞过程中对两物体进行分析:对A 应用动量定理:11111v m v m t F -'=∆ 对B 应用动量定理:22222v m v m t F -'=∆ 根据牛顿第三定律:21F F -= 得 )(11221111v m v m v m v m -'-=-' 22112211v m v m v m v m +='+' 结论:两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和2.系统、内力、外力思考:碰撞前后满足动量之和不变的两个物体的受力情况是怎样?系统:我们把两个(或多个)相互作用的物体构成的整体叫做一个力学系统。