第3课 动量守恒定律 -2023-2024学年高二物理（人教版2019）（原卷版）

第3课动量守恒定律学习目标学习目标课程标准学习目标通过理论推导和试验，理解动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象。1．理解动量守恒定律的条件2．会运用动量守恒定律解决实际问题3．动量守恒定律的普遍性002预习导学（一）课前阅读：1.如图所示，大路上三辆汽车发生了追尾事故．假如将甲、乙两辆汽车看做一个系统，丙车对乙车的作用力是内力，还是外力？假如将三辆汽车看成一个系统，丙车对乙车的作用力是内力还是外力？2.如图所示，水平桌面上的两个小球，质量分别为m1和m2，沿着同始终线向相同的方向做匀速运动，速度分别是v1和v2，v2>v1.当其次个小球追上第一个小球时两球发生碰撞，碰撞后两球的速度分别为v1′和v2′.试用动量定理和牛顿第三定律推导两球碰前总动量m1v1＋m2v2与碰后总动量m1v1′＋m2v2′的关系．（二）基础梳理一、动量守恒的条件（一）系统、内力和外力(1)系统：相互作用的物体组成一个力学系统．(2)内力：物体间的相互作用力．(3)外力：系统的物体对系统内物体的作用力．（二）适用条件：系统或者所受外力的矢量和.【概念连接】系统、内力、外力、外力矢量和【拓展补充】区分动量守恒条件与机械能守恒的条件【即学即练】推断下列说法的正误．(1)一个系统初、末态动量大小相等，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)若系统内存在摩擦力，则动量不行能守恒．()(4)只要系统所受到的合力的冲量为零，动量就守恒．()(5)系统动量守恒也就是系统的动量变化量为零．()【微点拨】动量守恒与否看外力二、动量守恒定律（一）内容：假如一个系统，或者，这个系统的总动量保持不变．（二）表达式：m1v1＋m2v2＝(作用前后总动量相等)．（三）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，开头他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1m/s.然后A将B向空间站方向轻推，A的速度变为0.2m/s.(1)A、B二人相互作用时动量守恒吗？(2)假如守恒，应以什么为参考系？(3)A轻推B后，B的速度大小是多少？方向如何？【拓展补充】动量守恒定律可以针对某方向使用【即学即练】如图所示，我国自行研制的第五代隐形战机“歼-20”以速度v0水平向右匀速飞行，到达目标地时，将质量为M的导弹自由释放，导弹向后喷出质量为m、对地速率为v1的燃气，则喷气后导弹的速率为()A.eq\f(Mv0＋mv1,M－m)B.eq\f(Mv0－mv1,M－m)C.eq\f(Mv0－mv1,M)D.eq\f(Mv0＋mv1,M)【微点拨】留意方向的处理三、动量守恒定律的应用（一）对动量守恒定律的理解1．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，但系统内每个物体的动量可能都在不断变化．2．动量守恒定律的“四性”(1)矢量性：动量守恒定律的表达式是一个．(2)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需相对于同一，各物体的速度通常均为相对于的速度．(3)同时性：初动量必需是各物体在作用前的动量；末动量必需是各物体在作用后同一时刻的动量．(4)普适性：不仅适用两个物体或多个物体组成的系统，也适用于宏观低速物体以及微观高速粒子组成的系统．【概念连接】动量定理、动量守恒定律【拓展补充】可以针对某个方向使用【即学即练】如图所示，质量为m＝245g的物块(可视为质点)放在质量为M＝0.5kg的木板左端，足够长的木板静止在光滑水平面上，物块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.4。质量为m0＝5g的子弹以速度v0＝300m/s沿水平方向射入物块并留在其中(时间极短)，g取10m/s2。子弹射入后，求：(1)子弹进入物块后子弹和物块一起向右滑行的最大速度v1。(2)木板向右滑行的最大速度v2。(3)物块在木板上滑行的时间t。【微点拨】动量守恒定律与动量定理的综合（三）预习作业1．(多选)2021年7月28日，中国队以16∶14险胜法国队，赢下女子三人篮球铜牌，中国女篮时隔29年再次站上奥运领奖台！竞赛中质量为m的篮球以大小为v1的速度水平撞击竖直篮板后，被篮板水平弹回，速度大小变为v2，已知v2<v1，篮球与篮板撞击时间极短。下列说法正确的是()A．撞击时篮球受到的冲量大小为m(v1＋v2)B．撞击时篮板受到篮球的冲量为零C．撞击过程中篮球和篮板组成的系统动量不守恒D．撞击过程中篮球和篮板组成的系统机械能守恒2．(多选)如图所示，A、B两物体质量之比mA∶mB＝3∶2，静止在平板小车C上，A、B间有一根被压缩的弹簧，地面光滑，当弹簧突然释放后，则下列说法正确的是()A．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B组成的系统动量守恒B．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B、C组成的系统动量守恒C．若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B组成的系统动量守恒D．若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C组成的系统动量守恒003探究提升环节一动量守恒的条件思考：1．如图所示，物块与小车壁之间连有水平轻弹簧，弹簧处于伸长状态，外力使整个装置处于静止状态。现撤去其他外力，仅给小车施加一水平向左的恒力F，F恰好等于小车与地面间的滑动摩擦力，在弹簧恢复原长的过程中，则()A．物块向右运动，小车静止B．物块与小车组成的系统动量守恒C．弹簧弹力对小车的冲量与弹簧弹力对物块的冲量相同D．物块、弹簧与小车组成的系统机械能肯定不守恒2．(多选)下列相互作用的过程中，可以认为系统动量守恒的是()环节二动量守恒定律的应用问题探究1：如图所示，质量mA＝8.0kg的足够长的木板A放在光滑水平面上，在其右端放一个质量为mB＝2.0kg的小木块B。给B以大小为4.0m/s、方向向左的初速度，同时给A以大小为6.0m/s、方向向右的初速度，两物体同时开头运动，直至A、B运动状态稳定，下列说法正确的是()A．木块B的最终速度大小为5.6m/sB．在整个过程中，木块B的动能变化量为0C．在整个过程中，木块B的动量变化量为0D．在整个过程中，系统的机械能守恒环节三某方向上动量守恒定律的应用问题探究2：如图所示，将一光滑的半圆槽置于光滑水平面上，槽的左侧紧靠在墙壁上．现让一小球自左侧槽口A的正上方从静止开头落下，与圆弧槽相切自A点进入槽内，则下列结论中正确的是()A．小球在半圆槽内运动的全过程中，只有重力对它做功B．小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒C．小球自半圆槽B点向C点运动的过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒D．小球离开C点以后，将做竖直上抛运动004体系构建内力与外力——动量守恒的条件——动量守恒定律的应用005记忆清单一、动量守恒的条件★学习聚焦：抱负守恒系统不受外力或所受外力的合力为零，则系统动量守恒近似守恒系统受到的合外力不为零，但当内力远大于合外力时，系统的动量可近似看成守恒分方向守恒系统在某个方向上所受合外力为零或该方向F内≫F外时，系统在该方向上动量守恒二、爆炸★学习聚焦：1．爆炸现象的特点爆炸过程中内力远大于外力，爆炸的各部分组成的系统总动量守恒。2．爆炸现象的三个规律动量守恒爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力，所以在爆炸过程中，系统的总动量守恒动能增加在爆炸过程中，有其他形式的能量(如化学能)转化为动能位置不变爆炸的时间极短，因而作用过程中，物体产生的位移很小，可以认为爆炸后各部分仍旧从爆炸前的位置以新的动量开头运动三、动量守恒定律的应用★学习聚焦：1．动量守恒定律的五个特性系统性争辩的对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统同时性动量是一个瞬时量，表达式中的p1、p2、…必需是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量，p1′、p2′、…必需是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量相对性各物体的速度必需是相对同一参考系的速度(一般是相对于地面)矢量性动量守恒定律的表达式为矢量方程，解题时应选取统一的正方向普适性动量守恒定律不仅适用于低速宏观物体组成的系统，还适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统2．应用动量守恒定律的解题步骤(1)明确争辩对象，确定系统的组成(系统包括哪几个物体及争辩的过程)。(2)进行受力分析，推断系统动量是否守恒(或某一方向上是否守恒)。(3)规定正方向，确定初、末状态动量。(4)由动量守恒定律列出方程。(5)代入数据，求出结果，必要时争辩说明。00601强化训练1.(多选)如图所示，质量为M的楔形物体静止在光滑的水平地面上，其斜面光滑且足够长，与水平方向的夹角为θ。一个质量为m的小物块从斜面底端以初速度v0沿斜面对上开头运动。当小物块沿斜面对上运动到最高点时，速度大小为v，距地面高度为h，则下列关系式中正确的是()A．mv0＝(m＋M)vB．mv0cosθ＝(m＋M)vC．mgh＝eq\f(1,2)m(v0sinθ)2D．mgh＋eq\f(1,2)(m＋M)v2＝eq\f(1,2)mv022.如图，一滑雪道由AB和BC两段滑道组成，其中AB段倾角为θ，BC段水平，AB段和BC段由一小段光滑圆弧连接。一个质量为2kg的背包在滑道顶端A处由静止滑下，若1s后质量为48kg的滑雪者从顶端以1.5m/s的初速度、3m/s2的加速度匀加速追赶，恰好在坡底光滑圆弧的水平处追上背包并马上将其拎起。背包与滑道的动摩擦因数为μ＝eq\f(1,12)，重力加速度取g＝10m/s2，sinθ＝eq\f(7,25)，cosθ＝eq\f(24,25)，忽视空气阻力及拎包过程中滑雪者与背包的重心变化。求：(1)滑道AB段的长度；(2)滑雪者拎起背包时这一瞬间的速度。3.质量为M的小孩站在质量为m的滑板上，小孩和滑板均处于静止状态，忽视滑板与地面间的摩擦。小孩沿水平方向跃离滑板，离开滑板时的速度大小为v，此时滑板的速度大小为()A.eq\f(m,M)vB.eq\f(M,m)vC.eq\f(m,m＋M)vD.eq\f(M,m＋M)v4.如图所示，某同学质量为60kg，在军事训练中要求他从岸上以2m/s的速度跳到一条向他缓缓飘来的小船上，然后去执行任务，小船的质量是140kg，原来的速度是0.5m/s，该同学上船后又跑了几步，最终停在船上．此时小船的速度大小为m/s，此过程该同学动量变化量的大小为kg·m/s.5.把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平面上，枪放射出一颗子弹时，关于枪、子弹和车，下列说法中正确的是()A．枪和子弹组成的系统动量守恒B．枪和车组成的系统动量守恒C．三者组成的系统由于子弹和枪筒之间的摩擦力很小，使系统的动量变化很小，可忽视不计，故系统动量近似守恒D．三者组成的系统动量守恒，由于系统只受重力和地面支持力这两个外力作用，这两个外力的合力为零6.如图所示，质量为3m的物块A与质量为m的物块B用轻弹簧和不行伸长的细线连接，静止在光滑的水平面上，此时细线刚好伸直但无弹力。现使物块A瞬间获得向右的速度v0，在以后的运动过程中，细线没有绷断，以下推断正确的是()A．细线再次伸直前，物块A的速度先减小后增大B．细线再次伸直前，物块B的加速度先减小后增大C．弹簧最大的弹性势能等于eq\f(3,8)mv02D．物块A、B与弹簧组成的系统