第一章 第三节 动量守恒定律-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册同步全程学习全书word（粤教版）

第三节　动量守恒定律 [课标引领] 建构核心素养 物理观念 了解系统、内力、外力的概念,理解动量守恒定律 科学思维 通过理论推导掌握动量守恒定律的含义和表达式,知道动量守恒定律的适用条件 科学探究 通过实验验证动量守恒定律,培养实验探究能力和质疑精神 科学态度与责任 通过学习本节内容,体会初步利用动量守恒定律分析解决实际问题的魅力,进一步激发学习物理的兴趣,增强社会参与度和责任感 　动量守恒定律的推导 　 如图所示,在水平桌面上做匀速运动的两个小球,质量分别是m1和m2,沿着同一直线向相同的方向运动.速度分别是v1和v2,v2>v1.当第二个小球追上第一个小球时两球碰撞.碰撞后的速度分别是v1′和v2′.碰撞过程中第一个球所受第二个球对它的作用力是F1,第二个球所受第一个球对它的作用力是F2. (1)请根据牛顿第二定律,写出碰撞过程两个小球的加速度表达式; (2)根据牛顿第三定律,写出F1和F2的定量关系,并将(1)的结果代入; (3)碰撞时两球之间力的作用时间很短,用Δt表示,写出加速度与碰撞前后速度的关系; (4)把(3)式中的加速度表达式代入(2)式中,然后将碰前和碰后两球的动量分别放于等号两侧,分析并总结两球碰撞前后动量变化的情况. 答案:(1)a1=,a2=. (2)F1=-F2,m1a1=-m2a2. (3)a1=,a2=. (4)m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′. 两球碰撞前的动量之和等于碰撞后的动量之和. 1.内力和外力 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.动量守恒定律的内容 物体在碰撞时,如果系统所受合外力为零,则系统的总动量保持不变. 3.动量守恒定律的表达式 m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′. 4.动量守恒定律的适用范围 动量守恒定律并不限于两个物体的相互作用,一个系统里可以包括任意数目的物体.在碰撞时这些物体可以黏合在一起,也可以相互分离.但只要整个系统受到的合外力等于零或在某个方向为零,系统的总动量或该方向的动量分量就守恒. 1.判断正误. (1)对于由几个物体组成的系统,物体所受的重力为内力.(　×　) (2)某个力是内力还是外力是相对的,与系统的选取有关.(　√　) (3)一个系统初、末状态动量大小相等,即动量守恒.(　×　) (4)只要合外力对系统做功为零,系统动量就守恒.(　×　) 2.甲、乙两位同学静止在光滑的冰面上,甲推了乙一下,结果两人向相反方向滑去.甲推乙前,他们的总动量为零.甲推乙后,他们都有了动量,总动量还等于零吗?已知甲的质量为50 kg,乙的质量为45 kg,甲的速率与乙的速率之比是多大? 答案:因为在光滑冰面上的摩擦力可以忽略,因此可以认为甲、乙两同学组成的系统所受外力的矢量和为零,满足动量守恒定律的条件.所以,甲推乙后,他们的总动量仍为零,甲、乙两人各自的动量大小相等,方向相反,矢量和为零. 设甲、乙的速率分别为v甲和v乙,取甲的运动方向为正方向,根据动量守恒定律,有 0=m甲v甲+m乙(-v乙) 由此解出 ===0.9. 探究点一　对系统、内力和外力的理解 如图所示,人用弹簧在水平地面上拉箱子. (1)图中木箱、弹簧和人组成一个系统,受到重力、支持力、摩擦力和弹簧弹力作用,哪些是内力?哪些是外力? (2)一个力对某系统来说是外力,这个力能变成内力吗? 答案:(1)重力、支持力、摩擦力是外力;弹簧弹力是系统内物体间的作用力,是内力. (2)能.要看所选择的系统,一个力对A系统是外力,对B系统可能就是内力. 1.合理选择系统 在研究复杂的相互作用时,逐一分析物体的受力情况非常困难,且容易出错,但如果把若干个物体看成一个系统,那么分析受力情况就会简单很多,所以在解决复杂的问题时,要根据实际需要和求解问题的方便程度,合理选择系统. 2.内力和外力的相对性 一个力是内力还是外力关键看所选择的系统,如发射炮弹时,以炮弹和炮车为系统,地面对炮车的力是外力,如果选炮弹、炮车及地球为系统,地面对炮车的力就是内力. [例1] (多选)如图所示,A,B两物体的中间用一段细绳相连并有一压缩的弹簧,放在平板小车C上后,A,B,C均处于静止状态.若地面光滑,则在细绳被剪断后,A,B从C上未滑离之前向相反的方向滑动的过程中(　AD　) A.若A,B与C之间的摩擦力大小相同,则A,B及弹簧组成的系统所受合外力为零,A,B,C及弹簧组成的系统所受合外力为零 B.若A,B与C之间的摩擦力大小相同,则A,B及弹簧组成的系统所受合外力不为零,A,B,C及弹簧组成的系统所受合外力为零 C.若A,B与C之间的摩擦力大小不相同,则A,B及弹簧组成的系统所受合外力不为零,A,B,C及弹簧组成的系统所受合外力不为零 D.若A,B与