1.3动量守恒定律导学案高二上学期物理人教版选择性

动量守恒定律（1）【学习目标】1．能区分内力与外力。2．应用牛顿定律推导出适用于两球碰撞模型的动量守恒定律，能够理解动量守恒定律的物理过程。3．理解动量守恒定律（内容、守恒条件），会分析计算同一直线上两个物体的动量守恒问题。【学习重点】1．动量守恒定律内容及表达式。2．运用动量守恒定律解题的一般步骤。【学习难点】1．动量守恒的条件。2．动量守恒定律的应用。【学习过程】【学习任务一】一、相互作用的两个物体的动量改变1．建立碰撞模型如图，在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A、B，质量分别是m1和m2，沿同一直线向同一方向运动，速度分别是v1和v2，v2＞v1。当B追上A时发生碰撞。碰撞后A、B的速度分别是v1′和v2′。碰撞过程中A所受B对它的作用力是F1，B所受A对它的作用力是F2。碰撞时，两物体之间力的作用时间很短，用Δt表示。2．推导：根据动量定理，物体A动量的变化量等于它所受作用力F1的冲量，即F1Δt＝物体B动量的变化量等于它所受作用力F2的冲量，即F2Δt＝根据牛顿第三定律知F1＝，两个物体碰撞过程中的每个时刻相互作用力F1与F2总是大小相等、方向相反，故有m1v1′－m1v1＝－(m2v2′－m2v2)m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2结论：两物体碰撞后的动量等于碰撞前的动量。二、动量守恒定律1．系统、内力和外力(1)系统：由相互作用的物体构成的整体。(2)内力：中物体间的作用力。(3)外力：系统以外的物体施加给物体的力。2．动量守恒定律(1)内容：如果一个系统不受，或者所受外力的矢量和为，这个系统的总动量。(2)表达式：对两个物体组成的系统，常写成：p1＋p2＝或m1v1＋m2v2＝。(3)适用条件：系统或者所受外力的矢量和。3．普适性：动量守恒定律的适用范围非常广泛。近代物理的研究对象已经扩展到我们直接经验所不熟悉的高速(接近光速)、(小到分子、原子的尺度)领域,这些领域，牛顿定律不再适用，而动量守恒定律仍然正确。注意：1．对动量守恒定律条件的理解：①理想条件：系统不受外力时，动量守恒②实际条件：系统所受外力的矢量和为零时，动量守恒。③近似条件：系统受外力，但外力远小于内力，则系统总动量近似守恒。④推广条件：若系统受力不符合以上三条中的任意一条，则系统的总动量不守恒，但是，若系统在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在该方向上动量守恒．）2．对动量守恒定律的理解：(1)系统性：动量守恒定律的研究对象不是单一物体而是几个相互作用的物体组成的系统，动量保持不变并不是每个物体动量保持不变，而是系统总动量保持不变．(2)矢量性：表达式p1＋p2＝p1′＋p2′是一个矢量式，其矢量性表现在：系统的总动量在相互作用前后不仅大小相等，而且方向也相同．求初、末状态系统的总动量时，如果各物体动量的方向在同一直线上，要选取正方向，将矢量运算转化为代数运算．(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面的速度．(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，不同时刻的动量不能相加．(5)普适性：动量守恒定律不仅适用于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．(6)动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体组成的系统．判断系统的动量是否守恒，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．(7)判断系统的动量是否守恒，要注意守恒的条件是不受外力或所受合外力为零，因此要分清哪些力是内力，哪些力是外力．例1.如图所示，小车与木箱紧挨着静放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱，关于上述过程，下列说法正确的是()A．男孩和木箱组成的系统动量守恒B．小车与木箱组成的系统动量守恒C．男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒D．木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同例2.、如图所示，木块静止于光滑水平地面上，一颗子弹A沿水平方向瞬间射入木块并留在木块内，现将子弹和木块视为系统，则该系统从子弹开始射入到二者相对静止的过程中（）A．动量守恒，机械能守恒 B．动量不守恒，机械能不守恒C．动量守恒，机械能不守恒 D．动量不守恒，机械能守恒例3：在列车编组站里，一辆m1为1.8×104kg的货车在平直轨道上以v1=2m/s的速度运动，碰上一辆m2=2.2×104kg的静止的货车，它们碰撞后一起继续运动。求货车碰撞后运动的速度。例4：一枚在空中飞行的火箭，质量为m，在某点的速度为v，方向水平，燃料即将耗尽。火箭在该点突然炸裂成两块,其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去，速度为v1。求炸裂后另一块的速度v2。动量守恒定律(二)【学习目标】1.进一步理解动量守恒定律的条件．2.会分析常见临界问题的临界条件．3.能在具体问题中恰当选择研究的系统．4.会解决与动量定理、能量问题等相结合的问题【学习过程】动量守恒定律应用一.进一步理解动量守恒定律的条件例1.如图所示，在光滑水平面上放一个质量为M的斜面体，质量为m的物体沿斜面由静止开始自由下滑，下列说法中正确的是()A．斜面体和物体组成的系统动量守恒B．斜面体和物体组成的系统所受合力方向向上C．斜面体和物体组成的系统水平方向动量守恒D．斜面体和物体组成的系统竖直方向动量守恒例2.如图所示，从倾角为30°、长0.3m的光滑斜面顶端滑下质量为2kg的货包，掉在质量为13kg的静止的小车里。求货包落到小车上后，小车获得的速度是多少。二.分析和解决常见临界问题在动量守恒定律的应用中，常常会遇到相互作用的两物体相距最近、避免相碰和物体开始反向运动等临界问题．分析临界问题的关键是寻找临界状态，写出临界条件．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，这些特定关系的判断是求解这类问题的关键．例3..如图所示，甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏，甲和他的冰车总质量共为M＝30kg，乙和他的冰车总质量也是30kg.游戏时，甲推着一个质量为m＝15kg的箱子和他一起以v0＝2m/s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来，为避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处，乙迅速抓住．(不计冰面摩擦)(1)若甲将箱子以速度v推出，甲的速度变为多少？(用字母表示)(2)设乙抓住滑来的速度为v的箱子后反向运动，乙抓住箱子后速度为多少？(用字母表示)(3)若甲、乙最后不相撞，甲、乙的速度应满足什么条件？箱子被推出的速度至少多大？例4.如图所示，甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0。为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度。(不计水的阻力)三.恰当选择多物体相互作用时的系统例5.如图所示，在光滑水平面上有两个并排静止放置的木块A、B，已知mA＝0.5kg，mB＝0.3kg。现有质量m0＝0.08kg的小物块C以初速度v0＝25m/s在A表面沿水平方向向右滑动，由于C有摩擦，C最终停在B上，B、C最后的共同速度v＝2.5m/s。求：(1)木块A的最终速度的大小；(2)小物块C滑离木块A的瞬时速度的大小。例6、如图所示，水平光滑地面上依次放置着质量m＝0.08kg的10块完全相同的长直木板。一质量M＝1.0kg、大小可忽略的小铜块以初速度v0＝6.0m/s从长木板左侧滑上木板，当铜块滑离第一块木板时，速度大小为v1＝4.0m/s。铜块最终停在第二块木板上。(取g＝10m/s2，结果保留两位有效数字)求：(1)第一块木板的最终速度；(2)铜块的最终速度。四.与动量定理、能量结合的问题例7.如图所示，传送带以v0＝2m/s的水平速度把质量m＝20kg的行李包运送到原来静止在光滑