第1章 第3节 动量守恒定律（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

第3节　动量守恒定律 核心素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 理解动量守恒定律，知道系统、内力和外力的概念。 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。 探究碰撞时、碰撞前和碰撞后动量的大小关系。 通过生活中动量守恒定律的应用，知道动量守恒定律的普遍适用性。 [对应学生用书P10] 知识点一 相互作用的两个物体的动量改变 　如图所示，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两物体碰前的速度分别为v1、v2(v2>v1)，碰后的速度分别为v1′、v2′，碰撞时间很短，设为Δt。 根据动量定理，物体A动量的变化量等于它所受作用力的F1的冲量，即 F1Δt＝m1v1′－m1v1 物体B动量的变化量等于它所受作用力F2的冲量，即 F2Δt＝m2v2′－m2v2 由牛顿第三定律可知：F1＝－F2 联立以上三式可得，两物体总动量的关系为 m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2 知识点二 动量守恒定律 1．系统、内力、外力❶ (1)系统：我们把由两个(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。 2．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m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′或者p1＋p2＝p1′＋p2′。 (3)适用条件：系统不受外力或者所受外力的矢量和为0。 1．对于由几个物体组成的系统，各物体所受的重力为内力。(　　×　　) 2．一个系统初、末状态动量大小相等，即动量守恒。(　　×　　) 3．只要合外力对系统做功为0，系统动量就守恒。(　　×　　) 4．系统动量守恒也就是系统的动量变化量为0。(　　√　　) 知识点三 动量守恒定律的普适性 1.动量守恒定律只涉及过程始末两个状态，与过程中力的细节无关。 2．相互作用的物体无论是处于低速还是高速运动状态，无论是宏观物体还是微观粒子，动量守恒定律都适用❷。 3．动量守恒定律是一个独立的实验规律，它适用于目前为止物理学研究的一切领域。 批注❶：外力和内力是相对的，与研究对象的选取有关。 举例： 批注❷：动量守恒定律比牛顿运动定律的适用范围要广。自然界中，大到天体的相互作用，小到质子、中子等基本粒子间的相互作用都遵循动量守恒定律；而牛顿运动定律有其局限性，它只适用于低速运动的宏观物体，对于运动速度接近光速的物体，牛顿运动定律不再适用。 [对应学生用书P12] 探究点一　动量守恒定律的理解　(物理观念之形成) ►情境探究 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)如果以人和小车为系统，大锤对平板车的打击力是内力还是外力？ 提示：大锤是人和小车组成的系统以外的物体，打击力是外力。 (2)若以人、锤组成的系统为研究对象或者以人、车组成的系统为研究对象，在打击过程中，系统动量守恒吗？ 提示：两种情况下系统动量都不守恒。因为以人、锤组成的系统为研究对象时，打击过程中，系统外的车参与了作用；以人、车组成的系统为研究对象时，打击过程中，系统外的锤参与了作用。 (3)上述现象中，怎样选取系统，打击过程才能满足系统动量守恒？ 提示：以人、锤和平板车组成的系统为研究对象时，打击过程满足系统动量守恒。 ►探究归纳 1．动量守恒定律适用条件的理解 条件 理想条件 系统不受外力或者所受合外力为0，系统动量守恒 近似条件 系统所受合外力不为0，但当内力远大于外力时，系统动量近似守恒 分方向条件 系统在某个方向上所受合外力为0时，系统在该方向上动量守恒 2．动量守恒定律中“五性”的理解 系统性 注意判断是哪几个物体构成的系统动量守恒 矢量性 动量守恒定律的表达式是一个矢量式，解题时要规定正方向，将矢量运算转化为代数运算 相对性 系统中各物体在相互作用前后的速度必须相对于同一惯性系，通常为相对于地面的速度 同时性 初动量必须是各物体在作用前同一时刻的动量；末动量必须是各物体在作用后同一时刻的动量 普适性 不仅适用于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 ►对点例练 (2021·湖南郴州高二期末)对于下列四幅图所反映的物理过程，说法正确的是(　　) 　 　 A．甲图，子弹射入木块的过程中，子弹和木块组成的系统动量守恒，能量不守恒 B．乙图，M、N两木块放在光滑水平面上，剪断束缚M、N的细线，在弹簧从压缩状态恢复原长的过程中，M、N与弹簧组成的系统动量不守恒，机械能守恒 C．丙图，两球匀速下降，细线断裂