人教版(新教材)高中物理選擇性必修1學(xué)案5：1 3 動量守恒定律

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第一冊PAGEPAGE11.3動量守恒定律〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.通過實例了解系統(tǒng)、內(nèi)力和外力的概念。2.理解動量守恒的內(nèi)容、表達式，掌握動量守恒的推導(dǎo)過程。3.探究系統(tǒng)內(nèi)動量守恒的條件。4.體會應(yīng)用動量守恒定律分析實際問題的方法，體會自然界的和諧與統(tǒng)一。〖知識梳理〗知識點一系統(tǒng)、內(nèi)力、外力1．系統(tǒng)由兩個(或多個)相互作用的物體構(gòu)成的整體叫作一個力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。2．內(nèi)力系統(tǒng)中物體間的作用力。3．外力系統(tǒng)以外的物體施加給系統(tǒng)內(nèi)物體的力。知識點二動量守恒定律1．內(nèi)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。2．表達式對兩個物體組成的系統(tǒng)，常寫成：p1＋p2＝p1′＋p2′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。3．適用條件系統(tǒng)不受外力或者所受外力的矢量和為零?！颊n堂探究〗探究一、對動量守恒條件的理解情景1：如圖所示，速度為v0的物體滑上光滑水平面上的小車，物體與小車組成的系統(tǒng)動量守恒嗎？歸納：1．動量守恒中，研究對象：兩個或兩個以上的物體組成的相互作用的系統(tǒng)。2．動量守恒條件(1)理想條件：系統(tǒng)不受外力時，動量守恒。(2)實際條件：系統(tǒng)所受外力的矢量和為零時，動量守恒。(3)近似條件：系統(tǒng)受外力，但外力遠小于內(nèi)力，則系統(tǒng)總動量近似守恒。(4)推廣條件：系統(tǒng)受力不符合以上三條中的任一條，則系統(tǒng)的總動量不守恒，但是，若系統(tǒng)在某一方向上符合以上三條中的某一條，則系統(tǒng)在該方向上動量守恒。例1如圖所示，小車與木箱緊挨著靜放在光滑的水平冰面上，現(xiàn)有一男孩站在小車上用力向右迅速推出木箱，關(guān)于上述過程，下列說法正確的是()A．男孩和木箱組成的系統(tǒng)動量守恒B．小車與木箱組成的系統(tǒng)動量守恒C．男孩、小車與木箱三者組成的系統(tǒng)動量守恒D．木箱的動量增量與男孩、小車的總動量增量相同探究二、動量守恒定律的應(yīng)用情景2：在光滑的水平面上有一輛平板車，一個人站在車上用大錘敲打車的左端，如圖所示。在連續(xù)的敲打下，這輛車能持續(xù)地向右運動嗎？說明理由。歸納：1．對動量守恒定律的理解：(1)研究對象：兩個或兩個以上相互作用的物體組成的系統(tǒng)。(2)對系統(tǒng)“總動量保持不變”的理解。①系統(tǒng)在整個過程中任意兩個時刻的總動量都相等，不能誤認為只是初、末兩個狀態(tài)的總動量相等。②系統(tǒng)的總動量保持不變，但系統(tǒng)內(nèi)每個物體的動量可能都在不斷變化。③系統(tǒng)的總動量指系統(tǒng)內(nèi)各物體動量的矢量和，總動量不變指的是系統(tǒng)的總動量的大小和方向都不變。2．動量守恒常見的表達式：(1)p＝p′，系統(tǒng)相互作用前的總動量p等于相互作用后的總動量p′。(2)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)，作用前的動量和等于作用后的動量和。(3)Δp1＝－Δp2，相互作用的兩個物體動量的增量等大反向。(4)Δp＝0，系統(tǒng)總動量的增量為零。例2如圖所示，甲車質(zhì)量m1＝20kg，車上有質(zhì)量M＝50kg的人，甲車(連同車上的人)以v＝3m/s的速度向右滑行，此時質(zhì)量m2＝50kg的乙車正以v0＝1.8m/s的速度迎面滑來，為了避免兩車相撞，當(dāng)兩車相距適當(dāng)距離時，人從甲車跳到乙車上，求人跳出甲車的水平速度(相對地面)應(yīng)當(dāng)在什么范圍以內(nèi)才能避免兩車相撞？(不計地面和小車的摩擦，且乙車足夠長，取g＝10m/s2。)甲乙技巧點撥：處理動量守恒問題的步驟(1)分析題目涉及的物理過程，選擇合適的系統(tǒng)、過程，這是正確解決此類題目的關(guān)鍵。(2)判斷所選定的系統(tǒng)、過程是否滿足動量守恒的條件。(3)確定物理過程及其系統(tǒng)內(nèi)物體對應(yīng)的初、末狀態(tài)的動量。(4)確定正方向，選取恰當(dāng)?shù)膭恿渴睾愕谋磉_式求解?！颊n堂達標(biāo)〗1．(多選)關(guān)于動量守恒的條件，下面說法正確的是()A．只要系統(tǒng)內(nèi)有摩擦力，動量就不可能守恒B．只要系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)動量就守恒C．系統(tǒng)加速度為零，系統(tǒng)動量一定守恒D．只要系統(tǒng)所受合外力不為零，則系統(tǒng)在任何方向上動量都不可能守恒2．一顆子彈水平射入置于光滑水平面上的木塊A并留在其中，木塊A、B用一根彈性良好的輕質(zhì)彈簧連在一起，如圖所示。則在子彈射入木塊A及彈簧被壓縮的過程中，對子彈、兩木塊和彈簧組成的系統(tǒng)，下列說法正確的是()A．動量守恒，機械能守恒 B．動量不守恒，機械能守恒C．動量守恒，機械能不守恒 D．無法判定動量、機械能是否守恒3．甲、乙兩人站在光滑的水平冰面上，他們的質(zhì)量都是M，甲手持一個質(zhì)量為m的球，現(xiàn)甲把球以對地為v的速度傳給乙，乙接球后又以對地為2v的速度把球傳回甲，甲接到球后，甲、乙兩人的速度大小之比為(忽略空氣阻力)()A．eq\f(2M,M－m)B．eq\f(M＋m,M)C．eq\f(2M＋m,3M)D．eq\f(M,M＋m)4．冬季雨雪天氣時，公路上容易發(fā)生交通事故。在結(jié)冰的公路上，一輛質(zhì)量為1.8×103kg的輕型貨車尾隨另一輛質(zhì)量為1.2×103kg的轎車同向行駛，因貨車未及時剎車而發(fā)生追尾(即碰撞，如圖甲、乙所示)。若追尾前瞬間貨車速度大小為36km/h，轎車速度大小為18km/h，剛追尾后兩車視為緊靠在一起，此時兩車的速度為多大？甲乙

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁情景1：物體和小車組成的系統(tǒng)，水平方向上合力為零，動量守恒，豎直方向上合力不為零，動量不守恒。例1〖答案〗C〖解析〗由動量守恒定律成立的條件可知男孩、小車與木箱三者組成的系統(tǒng)動量守恒，選項A、B錯誤，C正確；木箱的動量增量與男孩、小車的總動量增量大小相等，方向相反，選項D錯誤。情景2：當(dāng)把錘頭打下去時，錘頭向右擺動，系統(tǒng)總動量要為零，車就向左運動；舉起錘頭時，錘頭向左運動，車就向右運動。用錘頭連續(xù)敲擊時，車只是左右運動，一旦錘頭不動，車就會停下來，所以車不能持續(xù)向右運動。例2〖解析〗以人、甲車、乙車組成的系統(tǒng)為研究對象由水平方向動量守恒得：(m1＋M)v－m2v0＝(m1＋m2＋M)v′，解得v′＝1m/s以人與甲車為一系統(tǒng)，人跳離甲車過程水平方向動量守恒，設(shè)人跳離甲車時速度為u，得：(m1＋M)v＝m1v′＋Mu解得u＝3.8m/s因此，只要人跳離甲車的速度u≥3.8m/s就可避免兩車相撞?！即鸢浮酱笥诘扔?.8m/s〖課堂達標(biāo)〗1．〖答案〗BC〖解析〗動量守恒的條件是系統(tǒng)所受合外力為零，與系統(tǒng)內(nèi)有無摩擦力無關(guān)，選項A錯誤，B正確；系統(tǒng)加速度為零時，根據(jù)牛頓第二定律可得系統(tǒng)所受合外力為零，所以此時系統(tǒng)動量守恒，選項C正確；系統(tǒng)合外力不為零時，在某方向上合外力可能為零，此時在該方向上系統(tǒng)動量守恒，選項D錯誤。2．〖答案〗C〖解析〗動量守恒的條件是系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零，本題中子彈、兩木塊、彈簧組成的系統(tǒng)，水平方向上不受外力，豎直方向上所受外力的合力為零，所以動量守恒。機械能守恒的條件是除重力、彈力對系統(tǒng)做功外，其他力對系統(tǒng)不做功，本題中子彈射入木塊過程中克服摩擦力做功，有部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(發(fā)熱)，所以系統(tǒng)的機械能不守恒，故C正確，A、B、D錯誤。3．〖答案〗D〖解析〗甲、乙之間傳遞球的過程中，不必考慮過程中的細節(jié)，只考慮初狀態(tài)和末狀態(tài)的情況。研究對象是由甲、乙二人和球組成的系統(tǒng)，開始時的總動量為零，在任意時刻系統(tǒng)的總動量都為零。設(shè)甲的速度大小為v甲，乙的速度大小為v乙，二者方向相反，根據(jù)動量守恒得(M＋m)v甲－Mv乙＝0，則eq\f(v甲,v乙)＝eq\f(M,M＋m)，選項D正確。4．〖解析〗設(shè)貨車質(zhì)量為m1，轎車質(zhì)量為m2，碰撞前貨車速度為v1，轎車速度為v2，碰撞后兩車速度為v。選定兩車碰撞前的速度方向為正方向。由題意可知，m1＝1.8×103kg，m2＝1.2×103kg，v1＝3