2018-2019学年人教版物理选修3-5导学精品课件：第十六章-动量守恒定律-第3节

1、物理选修选修3-5 人教版人教版第十六章动量守恒定律动量守恒定律第三节动量守恒定律第三节动量守恒定律 学学 习习 目目 标标能正确区分内力与外力能正确区分内力与外力理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道定律理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道定律的适用条件的适用条件会用动量守恒定律解决碰撞、爆炸等问题会用动量守恒定律解决碰撞、爆炸等问题 知知 识识 导导 图图1 1课前预习课前预习2 2课内探究课内探究3 3素养提升素养提升4 4课堂达标课堂达标5 5课时作业课时作业课课 前前 预预 习习 1系统 相互作用的两个或几个物体组成一个力学_。 2内力 系统_物体间的相互作用力。 3外力 系统

2、_的物体对系统_的物体的作用力。知识点知识点 1系统、内力和外力系统、内力和外力系统系统内部内部以外以外以内以内 1内容 如果一个系统不受_，或者所受_的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。 2表达式 对两个物体组成的系统，常写成： p1p2_或m1v1m2v2_ 3适用条件 系统不受_或者所受_之和为零。知识点知识点 2动量守恒定律动量守恒定律外力外力外力外力p1p2m1v1m2v2外力外力外力外力 动量守恒定律是一个独立的实验规律，它适用于目前为止物理学研究的_领域。知识点知识点 3动量守恒定律的普适性动量守恒定律的普适性一切一切 判一判 (1)动量守恒定律适用于宏观物体，不适用于微观粒

3、子。() (2)一个系统初、末状态动量大小相等，即动量守恒。 () (3)两个做匀速直线运动的物体发生碰撞，这两个物体组成的系统动量守恒。() (4)系统动量守恒也就是系统的动量变化量为零。 () (5)系统动量守恒，动能不一定守恒，某一方向上动量守恒，系统整体动量不一定守恒。() 选一选 (多选)下列四幅图所反映的物理过程中，系统动量守恒的是( )AC 解析：A中子弹和木块的系统在水平方向不受外力，竖直方向所受合力为零，系统动量守恒；B中在弹簧恢复原长过程中，系统在水平方向始终受墙的作用力，系统动量不守恒；C中木球与铁球的系统所受合外力为零，系统动量守恒；D中木块下滑过程中，斜面始终受挡板的

4、作用力，系统动量不守恒。 想一想 如图三国演义“草船借箭”中，若草船的质量为m1，每支箭的质量为m，草船以速度v1返回时，对岸士兵万箭齐发，n支箭同时射中草船，箭的速度皆为v，方向与船行方向相同。由此，草船的速度会增加多少？(不计水的阻力)课课 内内 探探 究究 在光滑的水平面上有一辆平板车，一个人站在车上用大锤敲打车的左端，如图所示。在连续的敲打下，这辆车能持续地向右运动吗？探究一对动量守恒定律的理解探究一对动量守恒定律的理解提示：提示：当把锤头打下去时，锤头向右摆动，系统总动量要为零，车就向左当把锤头打下去时，锤头向右摆动，系统总动量要为零，车就向左运动；举起锤头时，锤头向左运动，车就向右

5、运动。用锤头连续敲击时，车只运动；举起锤头时，锤头向左运动，车就向右运动。用锤头连续敲击时，车只是左右运动，一旦锤头不动，车就会停下来，所以车不能持续向右运动。是左右运动，一旦锤头不动，车就会停下来，所以车不能持续向右运动。 1研究对象 两个或两个以上相互作用的物体组成的系统。 2对系统“总动量保持不变”的理解 (1)系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等，不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等。 (2)系统的总动量保持不变，但系统内每个物体的动量可能都在不断变化。 (3)系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和，总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变。 3动量守恒定律的不同表达式

6、及含义 (1)pp，表示系统的总动量保持不变； 在一维情况下，对由A、B两物体组成的系统有：m1v1m2v2m1v1m2v2。 (2)p1p2，表示一个物体的动量变化与另一个物体的动量变化大小相等、方向相反； (3)p0，表示系统的总动量增量为零，即系统的总动量保持不变。 4动量守恒定律成立的条件 (1)理想守恒：系统不受外力或系统所受外力的矢量和为零。 (2)近似守恒：系统所受外力的矢量和虽不为零，但系统外力比内力小得多，如碰撞问题中的摩擦力、爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力小得多，可以忽略不计。 (3)某一方向上守恒：系统所受外力的矢量和虽不为零，但在某个方向上的分量为零，则在该方

7、向上系统动量守恒。 5从“五性”理解动量守恒定律 (1)系统性：动量守恒是针对满足守恒条件的系统而言的，系统改变，动量不一定守恒。 (2)矢量性：定律的表达式是一个矢量式。 a该式说明系统的总动量在任意两个时刻不仅大小相等，而且方向也相同。 b在求系统的总动量pp1p2时，要按矢量运算法则计算。 (3)相对性：动量守恒定律中，系统中各物体在相互作用前后的动量，必须相对于同一惯性系，各物体的速度通常均为相对于地的速度。 (4)同时性：动量守恒定律中p1、p2必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量，p1、p2必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量。 (5)普适性：动量守恒定律不仅适用于

8、两个物体组成的系统，也适用于多个物体组成的系统。不仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统。 特别提醒：(1)分析动量守恒时要着眼于系统，要在不同的方向上研究系统所受外力的矢量和。 (2)要深刻理解动量守恒的条件。 (3)系统动量严格守恒的情况是很少的，在分析守恒条件是否满足时，要注意对实际过程的理想化。 (多选)如图所示，光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧，两手分别按住小车，使它们静止，对两车及弹簧组成的系统，下列说法中正确的是() A两手同时放开后，系统总动量始终为零 B先放开左手，后放开右手，此后动量不守恒 C先放开左手，后放开右手，总动量向左 D无论是否同时放手，只

9、要两手都放开后，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零典例典例 1ACD 解析：当两手同时放开时，系统的合外力为零，所以系统的动量守恒，又因为开始时总动量为零，故系统总动量始终为零，选项A正确；先放开左手，左边的小车就向左运动，当再放开右手后，系统所受合外力为零，故系统的动量守恒，放开右手时总动量方向向左，放开右手后总动量方向也向左，故选项B错误而C、D正确。综合上述分析可知选项A、C、D正确。 对点训练1(吉林省长春十一中20162017学年高二下学期期中)如图所示，两带电的金属球在绝缘的光滑水平面上沿同一直线相向运动，A带电荷量为q，B带电荷量为2q，下列说

10、法正确的是 () A相碰前两球运动中动量不守恒 B相碰前两球的总动量随距离的减小而增大 C碰撞前后两球组成系统动量守恒 D两球相碰分离后的总动量不等于相碰前的总动量，因为碰前作用力为引力，碰后为斥力C 解析：将两球看作整体分析时，整体受重力支持力，水平方向不受外力，故整体系统动量守恒。故两球相碰分离后的总动量等于碰前的总动量；故C正确，A、B、D错误。探究二动量守恒定律的应用探究二动量守恒定律的应用 特别提醒：(1)动量守恒定律中的各速度都相对同一参考系，一般以地面为参考系。 (2)规定正方向后，方向与正方向一致的矢量取正值，方向与正方向相反的矢量取负值。 (3)若系统在某一方向上不受外力，则

11、系统在这一方向上动量守恒。但系统的动量不一定守恒。 一人站在静止于冰面的小车上，人与车的总质量M70 kg，当它接到一个质量m20 kg、以速度v05 m/s迎面滑来的木箱后，立即以相对于自己v5 m/s的速度逆着木箱原来滑行的方向推出，不计冰面阻力。则小车获得的速度是多大？方向如何？典例典例 2 答案：2.2m/s方向与木箱的初速度v0相同 对点训练2如图所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80kg和100kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1m/s。A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为0.2m/s，求此时B的速度大小和方向。 答案：0.02m/s远离空间站方向 解析：

12、根据动量守恒，(mAmB)v0mAvAmBvB，代入数 据可解得vB0.02m/s，方向为离开空间站方向。 冲击摆的装置是一个用细线悬挂着的砂箱(如图所示)，其过程为一粒质量为m的弹丸以水平速度v击中砂箱，弹丸陷入箱内，使砂箱摆至某一高度。此过程中，子弹和砂箱组成的系统动量守恒吗？机械能守恒吗？探究三动量守恒定律与机械能守恒定律的比较探究三动量守恒定律与机械能守恒定律的比较提示：提示：子弹射入砂箱的过程，动量守恒，机械能不守恒；子弹和砂箱向上子弹射入砂箱的过程，动量守恒，机械能不守恒；子弹和砂箱向上摆动的过程，动量不守恒，机械能守恒。摆动的过程，动量不守恒，机械能守恒。 动量守恒定律与机械能守

13、恒定律的比较 项目项目动量守恒定律动量守恒定律机械能守恒定律机械能守恒定律相同相同点点研究对象研究对象相互作用的物体组成的系统相互作用的物体组成的系统研究过程研究过程某一运动过程某一运动过程不不同同点点守恒条件守恒条件系统不受外力或所受外系统不受外力或所受外力的矢量和为零力的矢量和为零系统只有重力或弹力做功系统只有重力或弹力做功表达式表达式p1p2p1p2Ek1Ep1Ek2Ep2表达式的矢标性表达式的矢标性矢量式矢量式标量式标量式某一方向上应用情况某一方向上应用情况 可在某一方向独立使用可在某一方向独立使用不能在某一方向独立使用不能在某一方向独立使用运算法则运算法则用矢量法则进行合成或用矢量法

14、则进行合成或分解分解代数和代数和 特别提醒：(1)系统的动量(机械能)是否守恒，与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系。 (2)对于涉及相互作用的系统的能量转化问题时，可综合应用动量守恒定律、机械能守恒定律、动能定理、能量守恒定律、功能关系列出相应方程分析解答。典例典例 3 (1)小球的初速度v0的大小； (2)滑块获得的最大速度。 解析指导：(1)小球与滑块相互作用的过程中水平方向上动量守恒。 (2)该系统的机械能守恒。 (3)小球从滑块左端滑出时滑块获得的速度最大。 答案：(1)5m/s(2)2m/sB素素 养养 提提 升升 1寻找临界状态 题设情景中看是否有相互作用的两物

15、体相距最近、恰好滑离、避免相碰和物体开始反向运动等临界状态。 2挖掘临界条件 在与动量相关的临界问题中，临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系。动量守恒定律应用中的临界问题动量守恒定律应用中的临界问题 3常见类型 (1)涉及弹簧类的临界问题 对于由弹簧组成的系统，在物体间发生相互作用的过程中，当弹簧被压缩到最短或拉伸到最长时，弹簧两端的两个物体的速度必然相等。 (2)汲及相互作用边界的临界问题 在物体滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的过程中，由于物体间弹力的作用，斜面在水平方向上将做加速运动，物体滑到斜面上最高点的临界条件是物体与斜面沿水平方向具有共同的速度，物体到达斜面最高点时

16、，在竖直方向上的分速度等于零。 (3)子弹打木块类的临界问题 子弹刚好击穿木块的临界条件为子弹穿出时的速度与木块的速度相同，子弹位移为木块位移与木块厚度之和。 如图所示，甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏。甲和他的冰车的质量共为M30kg，乙和他的冰车总质量也是30kg，游戏时，甲推着一个质量为m15kg的箱子，和他一起以大小为v02.0m/s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来，为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住。若不计冰面的摩擦力，求甲至少要以多大的速度(相对于地面)将箱子推出，才能避免与乙相撞。案案 例例 解析：如图所示，在甲推出箱子的过程中，甲和箱子组成的系统动量守恒。乙接到箱子并和乙一起运动的过程中，乙和箱子组成的系统动量也是守恒的，分别选甲、箱子为研究对象，箱子、乙为研究对象求解。要想刚好避免相撞，要求乙抓住箱子后与甲的速度正好相等。 设甲推出箱子后的速度为v1，箱子的速度为v，乙抓住箱子后的速度v2。 对甲和箱子，推箱子前后动量守恒，以初速度方向为正，由动量守恒定律：(Mm)v0mvMv1