人教版(新教材)高中物理选择性必修1学案5：1 3 动量守恒定律

人教版（新教材）高中物理选择性必修第一册PAGEPAGE11.3动量守恒定律〖学习目标〗1.通过实例了解系统、内力和外力的概念。2.理解动量守恒的内容、表达式，掌握动量守恒的推导过程。3.探究系统内动量守恒的条件。4.体会应用动量守恒定律分析实际问题的方法，体会自然界的和谐与统一。〖知识梳理〗知识点一系统、内力、外力1．系统由两个(或多个)相互作用的物体构成的整体叫作一个力学系统，简称系统。2．内力系统中物体间的作用力。3．外力系统以外的物体施加给系统内物体的力。知识点二动量守恒定律1．内容如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，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：p1＋p2＝p1′＋p2′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。3．适用条件系统不受外力或者所受外力的矢量和为零。〖课堂探究〗探究一、对动量守恒条件的理解情景1：如图所示，速度为v0的物体滑上光滑水平面上的小车，物体与小车组成的系统动量守恒吗？归纳：1．动量守恒中，研究对象：两个或两个以上的物体组成的相互作用的系统。2．动量守恒条件(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：系统受力不符合以上三条中的任一条，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。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探究二、动量守恒定律的应用情景2：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？说明理由。归纳：1．对动量守恒定律的理解：(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。2．动量守恒常见的表达式：(1)p＝p′，系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p′。(2)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作用后的动量和。(3)Δp1＝－Δp2，相互作用的两个物体动量的增量等大反向。(4)Δp＝0，系统总动量的增量为零。例2如图所示，甲车质量m1＝20kg，车上有质量M＝50kg的人，甲车(连同车上的人)以v＝3m/s的速度向右滑行，此时质量m2＝50kg的乙车正以v0＝1.8m/s的速度迎面滑来，为了避免两车相撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳到乙车上，求人跳出甲车的水平速度(相对地面)应当在什么范围以内才能避免两车相撞？(不计地面和小车的摩擦，且乙车足够长，取g＝10m/s2。)甲乙技巧点拨：处理动量守恒问题的步骤(1)分析题目涉及的物理过程，选择合适的系统、过程，这是正确解决此类题目的关键。(2)判断所选定的系统、过程是否满足动量守恒的条件。(3)确定物理过程及其系统内物体对应的初、末状态的动量。(4)确定正方向，选取恰当的动量守恒的表达式求解。〖课堂达标〗1．(多选)关于动量守恒的条件，下面说法正确的是()A．只要系统内有摩擦力，动量就不可能守恒B．只要系统所受合外力为零，系统动量就守恒C．系统加速度为零，系统动量一定守恒D．只要系统所受合外力不为零，则系统在任何方向上动量都不可能守恒2．一颗子弹水平射入置于光滑水平面上的木块A并留在其中，木块A、B用一根弹性良好的轻质弹簧连在一起，如图所示。则在子弹射入木块A及弹簧被压缩的过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统，下列说法正确的是()A．动量守恒，机械能守恒 B．动量不守恒，机械能守恒C．动量守恒，机械能不守恒 D．无法判定动量、机械能是否守恒3．甲、乙两人站在光滑的水平冰面上，他们的质量都是M，甲手持一个质量为m的球，现甲把球以对地为v的速度传给乙，乙接球后又以对地为2v的速度把球传回甲，甲接到球后，甲、乙两人的速度大小之比为(忽略空气阻力)()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．冬季雨雪天气时，公路上容易发生交通事故。在结冰的公路上，一辆质量为1.8×103kg的轻型货车尾随另一辆质量为1.2×103kg的轿车同向行驶，因货车未及时刹车而发生追尾(即碰撞，如图甲、乙所示)。若追尾前瞬间货车速度大小为36km/h，轿车速度大小为18km/h，刚追尾后两车视为紧靠在一起，此时两车的速度为多大？甲乙

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁情景1：物体和小车组成的系统，水平方向上合力为零，动量守恒，竖直方向上合力不为零，动量不守恒。例1〖答案〗C〖解析〗由动量守恒定律成立的条件可知男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒，选项A、B错误，C正确；木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相等，方向相反，选项D错误。情景2：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。例2〖解析〗以人、甲车、乙车组成的系统为研究对象由水平方向动量守恒得：(m1＋M)v－m2v0＝(m1＋m2＋M)v′，解得v′＝1m/s以人与甲车为一系统，人跳离甲车过程水平方向动量守恒，设人跳离甲车时速度为u，得：(m1＋M)v＝m1v′＋Mu解得u＝3.8m/s因此，只要人跳离甲车的速度u≥3.8m/s就可避免两车相撞。〖答案〗大于等于3.8m/s〖课堂达标〗1．〖答案〗BC〖解析〗动量守恒的条件是系统所受合外力为零，与系统内有无摩擦力无关，选项A错误，B正确；系统加速度为零时，根据牛顿第二定律可得系统所受合外力为零，所以此时系统动量守恒，选项C正确；系统合外力不为零时，在某方向上合外力可能为零，此时在该方向上系统动量守恒，选项D错误。2．〖答案〗C〖解析〗动量守恒的条件是系统不受外力或所受外力的合力为零，本题中子弹、两木块、弹簧组成的系统，水平方向上不受外力，竖直方向上所受外力的合力为零，所以动量守恒。机械能守恒的条件是除重力、弹力对系统做功外，其他力对系统不做功，本题中子弹射入木块过程中克服摩擦力做功，有部分机械能转化为内能(发热)，所以系统的机械能不守恒，故C正确，A、B、D错误。3．〖答案〗D〖解析〗甲、乙之间传递球的过程中，不必考虑过程中的细节，只考虑初状态和末状态的情况。研究对象是由甲、乙二人和球组成的系统，开始时的总动量为零，在任意时刻系统的总动量都为零。设甲的速度大小为v甲，乙的速度大小为v乙，二者方向相反，根据动量守恒得(M＋m)v甲－Mv乙＝0，则eq\f(v甲,v乙)＝eq\f(M,M＋m)，选项D正确。4．〖解析〗设货车质量为m1，轿车质量为m2，碰撞前货车速度为v1，轿车速度为v2，碰撞后两车速度为v。选定两车碰撞前的速度方向为正方向。由题意可知，m1＝1.8×103kg，m2＝1.2×103kg，v1＝3