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文檔簡介
關于動量守恒定律PPT第一頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日思考與討論假如你置身于一望無際的冰面上,冰面絕對光滑,你能想到脫身的辦法嗎?第二頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日
兩個人的速度之間有怎樣的關系呢?
在連續(xù)的敲打下,平板車會怎樣運動呢?思考與討論第三頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日1、系統(tǒng)內力和外力
(1)系統(tǒng):存在相互作用的兩個(或多個)物體所組成的整體,稱為系統(tǒng)。系統(tǒng)可按解決問題的需要靈活選取。(2)內力:系統(tǒng)內各個物體間的相互作用力稱為內力。(3)外力:系統(tǒng)外其他物體作用在系統(tǒng)內任何一個物體上的力,稱為外力。
注意:內力和外力的區(qū)分依賴于系統(tǒng)的選取,只有在確定了系統(tǒng)后,才能確定內力和外力。第四頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日2、動量守恒定律的推導G1G2N1N2F1F2
對m1和m2分別用動量定理有:對m1:F1
t=m1v1′-m1v1對m2:F2
t=m2v2′-m2v2由牛頓第三定律知:F1t=-F2t代入整理有:
第五頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日3、動量守恒定律(1)內容:如果一個系統(tǒng)不受外力,或者所受外力的矢量和為0,這個系統(tǒng)的總動量保持不變,這個結論叫做動量守恒定律。(2)數學表達式:
對由兩個物體組成的系統(tǒng)有:△p=0△p1=-△p2(兩物系統(tǒng))定律的表達式是矢量式,解題時選取正方向后用正、負來表示方向,將矢量運算變?yōu)榇鷶颠\算。第六頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日4、動量守恒定律成立條件
在滿足下列條件之一時,系統(tǒng)的動量守恒:(1)不受外力或受外力矢量和為零,系統(tǒng)的總動量守恒(2)系統(tǒng)的內力遠大于外力,可忽略外力,系統(tǒng)的總動量守恒(碰撞、爆炸)(3)系統(tǒng)在某一方向上滿足上述(1)或(2),則在該方向上系統(tǒng)的總動量守恒第七頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日
系統(tǒng)動量是否守恒為什么只強調“不受外力”或“所受外力之和為零”,而不管內力的變化情況呢?結論:
內力不能引起系統(tǒng)動量的變化,系統(tǒng)動量的變化是由外力引起的;內力只能引起系統(tǒng)內動量的轉移。第八頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日
在連續(xù)的敲打下,平板車會怎樣運動呢?第九頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日【例題一】在列車編組站里,一輛m1=1.8×104kg的貨車在平直軌道上以v1=2m/s的速度運動,碰上一輛m2=2.2×104kg的靜止的貨車,它們碰撞后結合在一起繼續(xù)運動,求貨車碰撞后運動的速度。第十頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日解:規(guī)定碰撞前貨車的運動方向為正方向,有v1=2m/s。設兩車的共同速度為v。兩車碰撞前的動量為:碰撞后的動量:由動量守恒定律p=p':第十一頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日爆炸類問題
【例題二】.一枚在空中飛行的導彈,質量為m,在某點的速度為v,方向水平。導彈在該點突然炸裂成兩塊(如圖),其中質量為m1的一塊沿著與v相反的方向飛去,速度為v1。求炸裂后另一塊的速度v2。
第十二頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日
若沿炸裂前速度v的方向建立坐標軸,v為正值,v1與v的方向相反,v1為負值。此外,一定有m-m1>0。于是,由上式可知,v2應為正值。這表示質量為(m-m1)的那部分沿著與坐標軸相同的方向飛去。這個結論容易理解。炸裂的一部分沿著相反的方向飛去,另一部分不會也沿著相反的方向飛去,假如這樣,炸裂后的總動量將與炸裂前的總動量方向相反,動量就不守恒了。第十三頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日5、動量守恒定律適用范圍動量守恒定律是自然界最重要最普遍的規(guī)律之一。大到星球的宏觀系統(tǒng),小到基本粒子的微觀系統(tǒng),無論系統(tǒng)內各物體之間相互作用是什么力,只要滿足上述條件,動量守恒定律都是適用的。第十四頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日6、應用動量守恒定律解題的一般步驟(1)選取研究對象(系統(tǒng)),確定物理過程,即選定在物理過程中滿足動量守恒的系統(tǒng)(2)選取正方向(或建立坐標系)和參考系(一般以地面為參考系)(3)根據動量守恒定律列方程(4)統(tǒng)一單位,代入數據,求解得結果第十五頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日1、關于動量守恒的條件,下列說法中正確的是()A.只要系統(tǒng)內存在摩擦力,動量不可能守恒B.只要系統(tǒng)內某個物體做加速運動,動量就不守恒C.只要系統(tǒng)所受合外力恒定,動量守恒D.只要系統(tǒng)所受外力的矢量和為零,動量守恒D第十六頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日
2、如圖所示,氣球與繩梯的質量為M,氣球的繩梯上站著一個質量為m的人,整個系統(tǒng)保持靜止狀態(tài),不計空氣阻力,則當人沿繩梯向上爬時,對于人和氣球(包括繩梯)這一系統(tǒng)來說動量是否守恒?為什么?第十七頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日3、如圖所示的裝置中,木塊B與水平桌面間的接觸是光滑的,子彈A沿水平方向射入木塊后留在木塊內,將彈簧壓縮到最短.現將子彈、木塊和彈簧合在一起作為研究對象(系統(tǒng)),則此系統(tǒng)在從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短的整個過程中:()A、動量守恒、機械能守恒
B、動量不守恒、機械能不守恒
C、動量守恒、機械能不守恒
D、動量不守恒、機械能守恒B第十八頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日4、質量為M的小車上站有一個質量為m的人,它們一起以速度V沿著光滑的水平面勻速運動,某時刻人沿豎直方向跳起。則跳起后,車子的速度為:D.無法確定。A.VVmMm-B.AVmMM-B.系統(tǒng)在某一方向上不受外力或外力矢量和為0,則在該方向上系統(tǒng)的總動量守恒第十九頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日變式:質量為M的滑塊靜止在光滑的水平桌面上,滑塊的弧面光滑且足夠高、底部與桌面相切。一個質量為m的小球以初速度v向滑塊滾來,則小球到達最高點時,小球、滑塊的速度多大?mV/(M+m)第二十頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日5、質量為M=50kg的小車靜止在光滑水平面上,質量為m=30kg
的小孩以4m/s的水平速度跳上小車的尾部,他又繼續(xù)跑到車頭,以2m/s的水平速度(相對于地)跳下,小孩跳下后,小車的速度多大?解:動量守恒定律跟過程的細節(jié)無關
對整個過程,以小孩的運動速度為正方向由動量守恒定律mv1=mv2+MVV=m(v1-v2)/M=60/50m/s=1.2m/s正號表示小車的速度跟小孩的運動速度方向相同第二十一頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日6、質量均為M的兩船A、B靜止在水面上,A船上有一質量為m的人以速度v1跳向B船,又以速度v2跳離B船,再以v3速度跳離A船……,如此往返10次,最后回到A船上,此時A、B兩船的速度之比為多少?解:動量守恒定律跟過程的細節(jié)無關
對整個過程,以兩船和人為系統(tǒng),由動量守恒定律(M+m)vA+MvB=0
vA/
vB=-M/(M+m)負號表示兩船速度方向相反第二十二頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日7、總質量為M的火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,則脫鉤車廂停下來時,列車前段的速度多大?MV/(M-m)第二十三頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日8、有一質量為m=20kg的物體,以水平速度v0=5m/s的速度滑上靜止在光滑水平面上的小車,小車質量為M=80kg,物體在小車上滑行距離L=4m后相對小車靜止。求:
(1)物體與小車間的滑動摩擦系數。
(2)物體相對小車滑行的時間內,小車在地面上運動的距離。解:畫出運動示意圖如圖示vmMVmMLS由動量守恒定律
mv0=(m+M)vv=1m/s由能量守恒定律μmgL=1/2×mv2-1/2×(m+M)V2μ=0.25對小車
μmgS=1/2×MV2
S=0.8m第二十四頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日9、兩只小船平行逆向行駛,航線鄰近,當它們頭尾相齊時,由每只船上各投質量m=50kg的麻袋到對面另一只船上,結果載重較小的一只船停了下來,另一只船則以v=8.5m/s的速度向原方向行駛,設兩只船及船上的載重物m1=500kg,m2=1000kg,問:在交換麻袋前兩只船的速率各為多少?(不計水的阻力)v1=1m/s,v2=9m/s第二十五頁,共二十八頁,編輯于2023年,星期日10、甲、乙兩小孩各乘一輛冰車在水平冰面上游戲,甲和他的冰車總質量為M=30kg,乙和他的冰車總質量也為30kg,游戲時,甲推著一個質量為m=15kg的箱子,和他一起以大小為V0=2m/s的速度滑行,乙以同樣大小的速度迎面而來,為了避免相撞,甲突然將箱子沿冰面推給乙,箱子滑到乙處時,乙迅速將它抓住,若不計冰面的摩擦,問甲至少要以多大的速度(相對地面)將箱子推出,才能避免與乙相撞?V≥5.2m/s第二十六頁,共二十八頁,編輯
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