第1章 第2节 动量守恒定律及其应用-2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第一册【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第2节　动量守恒定律及其应用 学习目标：1.[物理观念]知道牛顿运动定律和动量守恒定律的关系，能用牛顿运动定律推导动量守恒定律．　2.[科学思维]理解动量守恒定律的确切含义和表达式．会运用动量守恒定律解决实际问题．　3.[科学态度与责任]知道什么是反冲运动，了解它在实际中的简单应用．　4.[科学态度与责任]了解火箭的飞行原理和主要用途． 一、动量守恒定律 1．动量守恒定律的内容：一个系统不受外力或者所受合外力为0时，这个系统的总动量保持不变． 2．动量守恒定律的成立条件 (1)系统不受外力的作用． (2)系统受外力作用，但合外力为零． (3)系统受外力的作用，合外力也不为零，但合外力远小于内力．这种情况严格地说只是动量近似守恒，但却是最常见的情况． (4)系统受外力，但在某一方向上合外力为零，则系统在这一方向上，动量守恒． 3．动量守恒定律的表达式 (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)Δp1＝－Δp2(相互作用的两个物体组成的系统，一个物体动量的变化量与另一个物体动量的变化量大小相等、方向相反)． (3)Δp＝0(系统总动量的增量为零)． (4)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)． 4．适用范围：动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一，不仅低速、宏观领域遵循这一规律，高速(接近光速)、微观(分子、原子的尺度)领域也遵循这一规律． 二、反冲运动与火箭 1．反冲运动 根据动量守恒定律，一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某一个方向运动，另一部分向相反方向运动的现象． 2．火箭 (1)原理：火箭的飞行应用了反冲的原理，靠喷出气流的反作用来获得巨大速度． (2)影响火箭获得速度大小的因素：一是喷气速度，喷气速度越大，火箭能达到的速度越大；二是燃料质量越大，负荷越小，火箭能达到的速度也越大． 3．反冲运动的应用和防止 (1)灌溉喷水器、反击式水轮机、喷气式飞机、火箭等都是利用了反冲运动． (2)消防高压水枪、射击步枪等的反冲作用都必须采取措施加以防止． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)如果系统的机械能守恒，则动量不一定守恒． (√) (2)只要系统内存在摩擦力，动量不可能守恒． (×) (3)做匀速圆周运动的物体动量是守恒的． (×) (4)一切反冲现象都是有益的． (×) 2．运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是(　　) A．燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭 B．火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭 C．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭 D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭 B　[火箭的工作原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时使火箭获得反冲速度，故正确答案为选项B.] 3．A、B两物体在光滑水平地面上沿一直线相向而行，A质量为5 kg，速度大小为10 m/s，B质量为2 kg，速度大小为5 m/s，两者相碰后，A沿原方向运动，速度大小为4 m/s，则B的速度大小为(　　) A．10 m/s　　　　　 B．20 m/s C．30 m/s D．40 m/s A　[以A物体的速度方向为正方向．则vA＝10 m/s，vB＝－5 m/s，p＝pA＋pB＝5×10 kg·m/s＋2×(－5) kg·m/s＝40 kg·m/s.碰撞后，由动量守恒定律得p＝mAvA′＋mBvB′，解得vB′＝10 m/s，与A的速度方向相同，故选项A正确．] 动量守恒的判断 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． (1)人和大锤组成的系统动量守恒吗？ (2)在连续敲打下，这辆车能否持续地向右运动？ 提示：(1)以人和大锤组成的系统为研究对象时，人受到平板车施加的摩擦力，系统所受合外力不为零，动量不守恒，地面光滑，以人、大锤和平板车为系统动量守恒． (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． 动量守恒定律成立条件的四种情况： (1)系统不受外力作用，这是一种理想化的情形，如宇宙中两星球的碰撞，微观粒子间的碰撞都可视为这种情形． (2)系统受外力作用，但所受合外力为零．像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形． (3)系统受外力作用，但当系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时，系统的总动量近似守恒．例如，抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间，弹片所受火药爆炸时的内力远大于其重力，重力完全可以忽