動量守恒實驗

1、動量守恒實驗第1頁，共16頁，2022年，5月20日，21點35分，星期一一.動量守恒定律的內容： 一個系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為零，這個系統(tǒng)的總動量守恒。MlVl+M2V2=M1V1+M2V2表達式:第2頁，共16頁，2022年，5月20日，21點35分，星期一二動量守恒的條件： (1)系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)所受外力的合力為零。 (2)系統(tǒng)所受外力的合力雖不為零，但比系統(tǒng)內力小得多，如碰撞問題中的摩擦力，爆炸過程中的重力等外力比起相互作用的內力來小得多，可以忽略不計。 (3)系統(tǒng)所受外力之和不為零，但在某個方向上所受合外力為零或不受外力，或外力可以忽略，則在這個方向上，系統(tǒng)動量守恒。第3頁，

2、共16頁，2022年，5月20日，21點35分，星期一思考:AB是質量之比為3:2的兩物體,靜止在小車C上,AB之間有一根被壓縮的輕彈簧,AB與小車C間的滑動摩擦系數(shù)相同,當彈簧突然釋放時,下列說法中正確的是( )A.AB組成的系統(tǒng)動量守恒B.ABC組成的系統(tǒng)動量不守恒C.ABC組成的系統(tǒng)動量守恒D.小車C向右運動.c第4頁，共16頁，2022年，5月20日，21點35分，星期一三. 動量守恒定律的特性（1）矢量性。動量是矢量，所以動量守恒定律的表達式為矢量式。若作用前后動量都在一條直線上，要選取正方向，將矢量運算簡化為代數(shù)運算。例1.沿水平方向飛行的手榴彈,它的速度是V=20m/s,在空中爆

3、炸后分裂成m1=1kg和m2=0.5kg的兩部分.其中m2=0.5kg的那部分以V2=10m/s的速度與原方向反向運動,則另一部分此時的速度大小V1=?方向如何?第5頁，共16頁，2022年，5月20日，21點35分，星期一【練習】質量相等的三個小球abc，在光滑的水平面上以相同的速率運動，它們分別與原來靜止的ABC三球發(fā)生碰撞，碰撞后a繼續(xù)沿原方向運動，b靜止，c沿反方向彈回，則碰撞后ABC三球中動量數(shù)值最大的是 A、a球 B、b球 C、c球 D、三球一樣大v0aAv0bBv0cC第6頁，共16頁，2022年，5月20日，21點35分，星期一(2)相對性 因速度具有相對性其數(shù)值與參考系選擇有

4、關，故動量守恒定律中的各個速度必須是相對同參考系的。若題目不作特別說明，一般都以地面為參考系。 例2.光滑水平面上一平板車質量為M50kg，上面站著質量m70kg的人，共同以速度v0勻速前進，若人相對車以速度v=2m/s向后跑，問人跑動后車的速度改變了多少? 解析以人和車組成的系統(tǒng)為研究對象選v0方向為正方向設人跑動后車的速度變?yōu)関，則人相對地的速度為(v-v)系統(tǒng)所受合外力為零，根據(jù)動量守恒定律有解得人跑動后車的速度改變量的數(shù)值為正，說明速度的改變與v0方向一致，車速增加量第7頁，共16頁，2022年，5月20日，21點35分，星期一(3)瞬時性 動量是狀態(tài)量，具有瞬時性。動量守恒指的是系統(tǒng)

5、內物體相互作用過程中任一瞬時的總動量都相同，故Vl 、 V2必須時某同一時刻的速度，Vl、V2必須是另同一時刻的速度。 例3光滑水平面上靜止著一小車，某人站在小車的一端，在人從車的一端走到另一端的過程中（ ）A任一段時間內人和車的動量變化量相同B任一時刻，人、車的速率與其質量成反比C任一時刻，人車的加速度大小與其質量成反比D當人突然坐到固定于車上的椅子中時，由于慣性，車仍會滑行BC第8頁，共16頁，2022年，5月20日，21點35分，星期一(4)普適性。動量守恒定律不僅適用于宏觀物體的低速運動，也適用于微觀現(xiàn)象和高速運動。不僅適用于兩個物體的相互作用，也適用于多個物體的相互作用；不僅適用于內

6、力是恒力的情況，也適用于內力是各種性質且作用時間長短不一的變力的情況；不僅適用于相互直接接觸且發(fā)生相互作用的物體系統(tǒng)，也適用于相互通過場力不直接接觸的物體系統(tǒng)。現(xiàn)代科學至今沒有發(fā)現(xiàn)與動量守恒定律相矛盾的實驗證據(jù)。第9頁，共16頁，2022年，5月20日，21點35分，星期一四、應用動量守恒定律解題的基本步驟（三個確定，一個方程）（1）確定要研究誰在分析相互作用的物體的總動量是否守恒時，通常把這些被研究的物體總稱為系統(tǒng).要明確所研究的系統(tǒng)是由哪幾個物體組成的.（2）確定動量是否守恒弄清哪些是系統(tǒng)內部物體之間相互作用的力，即內力；哪些是系統(tǒng)外的物體對系統(tǒng)內物體的作用力，即外力.在受力分析的基礎上，

7、根據(jù)動量守恒的條件，判斷能否應用動量守恒定律.（3）確定研究過程確定過程的始、末狀態(tài)，即系統(tǒng)內各個物體的初動量和末動量的量值或表達式.注意在選取某個已知量的方向為正方向以后，凡是和選定的正方向同向的已知量取正值，反向的取負值.（4）列動量守恒方程，代入已知量，解出待求量：計算結果如果是正的，說明該量的方向和正方向相同，如果是負的，則和選定的正方向相反.第10頁，共16頁，2022年，5月20日，21點35分，星期一【例題4】 總質量為M的列車，在平直軌道上以速度v勻速行駛，尾部有一節(jié)質量為m的車廂突然脫鉤，設機車的牽引力恒定不變，阻力與質量成正比，則脫鉤車廂停下時，列車前段的速度多大？車廂脫鉤

8、前、后外力沒有變化，外力之和為零，系統(tǒng)動量守恒：（取初速度方向為正向）vvM-mmFFf1f2f1f2V=0第11頁，共16頁，2022年，5月20日，21點35分，星期一【變式1】 質量為M的金屬球，和質量為m的木球用細線系在一起，以速度v在水中勻速下沉，某一時刻細線斷了，則當木塊停止下沉的時刻，鐵塊下沉的速率為多少？（水足夠深，水的阻力不計）v v系統(tǒng)外力之和總為零，系統(tǒng)動量守恒：（取初速度方向為正向）第12頁，共16頁，2022年，5月20日，21點35分，星期一 【例題5】 一輛質量為M的小車以速率v1在光滑的水平面上運動時，恰遇一質量為m，速率為v2物體以俯角60。的速度方向落在車上并陷于車里的砂中，求此后車的速度。60。v1v2 v系統(tǒng)水平方向不受外力，水平方向動量守恒：（取v2方向為正向）分方向動量守恒第13頁，共16頁，2022年，5月20日，21點35分，星期一變式2：某炮車的質量為M，炮彈的質量為m，炮彈射出炮口時相對于地面的速度為v，設炮車最初靜止在地面上，若不計地面對炮車的摩擦力，炮車水平發(fā)射炮彈時炮車的速度為 。若炮身的仰角為，則炮身后退的速度為 。第14頁，共16頁，2022年，5月20日，21點35分，星期一解：將炮彈和炮身看成一個