第2节 动量守恒定律
1.知道牛顿运动定律和动量守恒定律的关系,能用牛顿运动定律推导动量守恒定律. 2.理解动量守恒定律的确切含义和表达式.(重点+难点) 3.知道什么是反冲运动,了解它在实际中的简单应用.(重点) 4.了解火箭的飞行原理和主要用途.
一、动量守恒吗
1.动量守恒定律:一个系统不受外力或者所受合外力为零,这个系统的总动量保持不变.
2.表达式
(1)物体m1、m2相互作用前的速度为v1、v2,相互作用后的速度为v1′、v2′,则可表示为:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′.
(2)物体m1、m2相互作用前的动量为p1、p2,相互作用后的动量为p1′、p2′,则可表示为:p1+p2=p1′+p2′.
(3)物体m1、m2相互作用后动量的变化分别为Δp1和Δp2,则可表示为:Δp1=-Δp2或Δp1+Δp2=0.
3.适用范围:动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一,不仅适用于低速、宏观物体的运动,而且适用于微观、高速物体的运动.
1.(1)一个系统初、末状态动量大小相等,即动量守恒.( )
(2)两个做匀速直线运动的物体发生碰撞,两个物体组成的系统动量守恒.( )
(3)系统动量守恒也就是系统的动量变化量为零.( )
提示:(1)× (2)√ (3)√
二、动量守恒定律的推导
设两质点质量分别为m1、m2,F1与F2表示两质点间相互作用力,两质点的加速度分别为a1、a2,初速度分别为v1、v2,末速度分别为v1′、v2′,相互作用时间为t,则
对m1,由动量定理得F1t=m1v1′-m1v1,
对m2,由动量定理得F2t=m2v2′-m2v2,
据牛顿第三定律:F2=-F1,
所以F2t=-F1t,
所以m2v2′-m2v2=-(m1v1′-m1v1),
整理得:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′.
此式表明质点在相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量,这就是动量守恒定律的表达式.
动量守恒定律可由牛顿运动定律和运动学公式(动量定理)推导,那么二者的适用范围是否一样?
提示:牛顿运动定律适用于宏观物体、低速运动(相对光速而言),动量守恒定律适用于任何物体、任何运动.
三、反冲运动与火箭
1.反冲:根据动量守恒定律,一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分,一部分向某一个方向运动,另一部分向相反方向运动的现象.
2.反冲现象的防止及应用
(1)防止:枪身的反冲、高压水枪的反冲等.
(2)应用:喷灌装置、火箭等.
2.(1)反冲运动可以用动量守恒定律来处理.( )
(2)一切反冲现象都是有益的.( )
(3)章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理.( )
提示:(1)√ (2)× (3)√