第一章 第三节 动量守恒定律-2021-2022学年高二物理【创新设计】同步学考笔记（粤教版2019选择性必修1）word

第三节　动量守恒定律 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.会推导动量守恒，理解守恒条件。 2.能制订验证动量守恒定律的实验方案，确定需要测量的物理量。 3.学会正确使用实验器材获取数据，对数据进行分析后得出结论。 4.会分析误差，用物理语言描述实验结论。 1.物理思维 通过实验探究建立“守恒思维”。 2.关键能力 实验探究和数据处理能力。 一、动量守恒定律的推导 1.内力和外力：把系统内物体之间的相互作用力叫作内力，系统外部其他物体对系统的作用力叫作外力。 2.动量守恒定律：对于两个物体组成的系统，如果系统所受合外力为零，则系统的总动量保持不变。 3.公式：mv1＋mv2＝mv1′＋mv2′。 [判一判] (1)光滑水平面上，一小球与另一固定小球相碰并反弹，小球的动量守恒。(×) (2)光滑水平面上，一小球与另一静止小球相碰，碰后两小球动量守恒。(√) (3)光滑水平面上，一小球与另一小球碰后粘在一起，两小球动量守恒。(√) 二、动量守恒的验证 1.实验方案：利用平抛运动研究斜槽末端小球碰撞时的动量守恒。 2.实验器材：斜槽、小球(两个)、天平、刻度尺、复写纸、白纸、重垂线、木板、图钉。 3.实验步骤 (1)按图所示安装实验仪器，通过水平调节螺钉使斜槽末端处于水平，钢球放在上面能保持静止状态，在木板上依次铺上白纸、复写纸，利用重垂线在白纸上分别标注斜槽水平段端口、靶球初位置(支球柱)在白纸平面的投影点O和点O′。 (2)用天平测出两个大小相同、但质量不同的钢球的质量，质量大的钢球m1作为入射球，质量小的钢球m2作为靶球。 (3)先让入射球单独从斜槽上端紧靠定位板的位置自由滑下，在白纸上留下落地碰撞的痕迹。 (4)让入射球从斜槽上端同一位置自由滑下，与放在支球柱上的靶球发生碰撞，两球分别在白纸上留下落地碰撞的痕迹。 (5)测出入射球m1两次落地碰撞点与点O的距离s和s1，靶球m2落地碰撞点与点O′的距离s2。 4.实验结论： 实验误差允许范围内，m1s＝m1s1＋m2s2，就验证了两钢球碰撞前后总动量守恒。 5.注意事项 (1)入射球的质量必须大于靶球的质量。 (2)每次都要控制入射球从相同的高度自由滑下。 (3)使固定在桌边的斜槽末端点的切线水平。 (4)支柱与槽口间距离等于钢球直径，而且两球相碰时处在同一高度。 探究1　动量守恒定律的理解 ■情境导入 如图所示，在光滑的水平面上，质量为m2的B物体追上质量为m1的A物体，并发生碰撞，设A、B两物体碰前速度分别为v1、v2，碰后速度分别为v1′、v2′，则两物体受到的冲量什么关系，动量变化什么关系，碰撞前后两物体的总动量有什么变化？ 提示　由牛顿第三定律F1＝－F2① 设碰撞时间为Δt，根据动量定理： 对A：F1Δt＝m1v1′－m1v1② 对B：F2Δt＝m2v2′－m2v2③ 由①②③得两物体总动量关系为： m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2 答案　两物体所受冲量等大反向，动量变化量等大反向，碰撞前后系统总动量守恒 ■归纳拓展 1.动量守恒的研究对象：两个或两个以上的物体组成的相互作用的系统。 2.动量守恒的条件 (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，系统的动量守恒。 (3)近似条件：系统受外力，但外力远远小于内力，外力可以忽略，系统动量近似守恒，例如短时碰撞过程，内力远大于外力，可认为动量守恒。 (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。 3.动量守恒的表达式 (1)相互作用前后系统的总动量大小相等，方向相同，即m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 (2)相互作用的两个物体的动量变化大小相等，方向相反，即Δp1＝－Δp2。 【例1】 两个磁性很强的磁铁分别放在两辆小车上，磁铁的同性磁极相对，小车放在光滑的水平桌面上，推动一下小车，使它们相互接近，两辆小车没有碰上就分开了，则(　　) A.两小车只有靠近时，它们的动量才守恒 B.两小车只有远离时，它们的动量才守恒 C.两小车距离最近时，它们的动量才守恒 D.两小车运动的任意时刻，它们的动量都守恒 答案　D 解析　由于桌面光滑，两车组成的系统合外力为0，任意时刻它们的总动量都守恒，故D正确。 【训练1】 如图所示，游乐场上，两位同学各驾驶一辆碰碰车迎面相撞，此后，两车以共同的速度运动。设甲同学和他的车的总质量为120 kg，碰撞前水平向右运动，速度的大小为5 m/s；乙同学和他的车的总质量为180 kg，碰撞前水平向左运动，速度的大小为4 m/s。则碰撞后两车共同的运动速度大小为________，方向________。 A.0.4 m/s，方向水