16.3动量守恒定律1 (PPT)

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1、16.3动量守恒定律一、系统、内力和外力请阅读教材P12的系统、内力和外力，回答什么是系统？什么是内力和外力？并以上节课的碰撞为例分析哪些力是内力，哪些时外力？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。内力和外力的区分依赖于系统的选取，只有在确定了系统后，才能确定内力和外力。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，v2>v1。当第二个小球追上第一个小球时两

2、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m2m1v2v1F1m2F2m1v’2v’11.推导过程：根据牛顿第二定律，碰撞过程中1、2两球的加速度分别是根据牛顿第三定律，F1、F2等大反向，即F1=-F2所以碰撞时两球间的作用时间极短，用△t表示，则有，代入并整理得这就是动量守恒定律的表达式。，常见的形式，对由A、B两物体组成的系统有：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。2.内容：相互作用的几个物体组成的系

3、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3.数学表达式：或4.动量守恒定律的适用条件内力不改变系统的总动量，外力才能改变系统的总动量，在下列三种情况下，可以使用动量守恒定律：（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）。例如：如下图所示，斜面体A的质量为M，把它置于光滑的水平面上，一质量为m的滑块B从斜面体A的顶部由静止滑下，与斜面体分离后以速度v在光

4、滑的水平面上运动，在这一现象中，物块B沿斜面体A下滑时，A与B间的作用力(弹力和可能的摩擦力)都是内力，这些力不予考虑。但物块B还受到重力作用，这个力是A、B系统以外的物体的作用，是外力；物体A也受到重力和水平面的支持力作用，这两个力也不平衡(A受到重力、水平面支持力和B对它的弹力在竖直方向平衡)，故系统的合外力不为零。但系统在水平方向没有受到外力作用，因而在水平方向可应用动量守恒，当滑块在水平地面上向左运动时，斜面体将会向右运动，而且它们运动时的动量大小相等、方向相反，其总动量还是零。（注重动量守恒定律与机械能守恒定律适用条件的区别）思考与讨论如图所示，子弹打进与固定于墙壁的弹簧相

5、连的木块，此系统从子弹开始入射木块时到弹簧压缩到最短的总个过程中，子弹与木块作为一个系统动量是否守恒？说明理由。⑷应用时需注意区分内力和外力，内力不改变系统的总动量，外力才能改变系统的总动量。5.注意点：⑴矢量性：动量守恒方程是一个矢量方程。对于作用前后物体的运动方向都在同一直线上的问题，应选取统一的正方向，凡是与正方向相同的动量为正，相反的为负。若方向未知，可设为与正方向相同列动量守恒方程，通过解得结果的正负，判断未知量的方向。⑵瞬时性：动量是个瞬时量，动量守恒是指系统任意两个时刻的动量恒定，列方程时要注意等式两边分别为作用前某一时刻各个物体动量的矢量和和作用后某一时刻各物体动量的

6、矢量和，不同时刻的动量不能相加。⑶同一性：由于动量的大小与参考系的选择有关，因此应用动量守恒定律时，应注意各物体的速度必须是相对同一参考系的速度，一般以地面为参考系。三、动量守恒定律解题的一般步骤：(1)明确题意，明确研究对象；(2)受力分析，判断是否守恒；(3)确定动量守恒系统的作用前总动量和作用后总动量；(4)选定正方向根据动量守恒定律列出方程；(5)解方程，得出结论。四、动量守恒定律的普适性阅读“动量守恒定律的普适性”，并找出动量守恒定律与牛顿运动定律的区别和联系。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”

7、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。