第1章 第2节 动量守恒定律及其应用(Word教参)-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

第2节　动量守恒定律及其应用 核心素养导学 物理观念 (1)知道动量守恒定律的内容、表达式、条件。 (2)具有与动量及其守恒定律等相关的比较清晰的相互作用观念。 科学思维 根据不同情况建立系统，应用动量守恒定律分析解决问题。 科学态度与责任 知道反冲运动和火箭发射原理，认识动量守恒定律在生活、科技中的应用。 一、动量守恒定律 1．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．表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，相互作用的两个物体组成的系统，当系统所受的合外力为0时，作用前的总动量等于作用后的总动量。 3．意义：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。动量守恒定律比牛顿运动定律的适用范围更广。 二、反冲运动与火箭 1．反冲运动 (1)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部分，一部分向某一方向运动，另一部分向相反方向运动的现象。 (2)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。 (3)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。 2．火箭 (1)原理：火箭的飞行应用了反冲的原理，靠喷出气流的反冲作用来获得巨大的速度。 (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；二是火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比，质量比越大，火箭能达到的速度就越大。 1.如图所示，两个人静止在滑冰场上用力推对方，两人会向相反方向滑去。 (1)两人的动量变化量有什么关系？ (2)两人的总动量在推动前后是否发生了变化？ 提示：(1)两人的动量变化量大小相等，方向相反。 (2)两人的总动量在推动前后均为零，没有发生变化。 2.草坪灌溉用的自动旋转喷水器原理图如图所示，当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，弯管自动旋转，大大增加了喷水的面积，请说明原理。 提示：当水从弯管的喷嘴里喷射出来时，水给弯管一个反作用力，弯管在这个反作用力下实现自动旋转。 新知学习(一)|对动量守恒定律的理解 [任务驱动] 如图所示，在风平浪静的水面上，停着一艘帆船，船尾固定一台电风扇，正在不停地把风吹向帆面，船能向前行驶吗？为什么？ 提示： 把帆船和电风扇看作一个系统，电风扇和帆船受到空气的作用力大小相等、方向相反，这是一对内力，系统总动量守恒，船原来是静止的，总动量为零，所以在电风扇吹风时，船仍保持静止。　　　　 [重点释解] 1．研究对象：相互作用的物体组成的系统。 2．动量守恒定律的适用条件 (1)系统不受外力或所受合外力为零。 (2)系统受外力作用，合外力也不为零，但合外力远远小于内力，此时动量近似守恒。 (3)系统所受到的合外力不为零，但在某一方向上不受外力或合外力为零，或外力远小于内力，则系统在该方向上动量守恒。 (4)全过程的某一阶段系统受的合外力为0，则该阶段系统动量守恒。 3．动量守恒定律的三个性质 矢量性 公式中的v1、v2、v1′和v2′都是矢量，只有它们在同一直线上，并先选定正方向，确定各速度的正、负(表示方向)后，才能用代数方法运算 相对性 速度具有相对性，公式中的v1、v2、v1′和v2′应是相对同一参考系的速度，一般取相对地面的速度 同时性 相互作用前的总动量，这个“前”是指相互作用前的某一时刻，v1、v2均是此时刻的瞬时速度；同理，v1′、v2′应是相互作用后的同一时刻的瞬时速度 [典例体验] [典例]　(2021·全国乙卷)如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板间有摩擦。用力向右推动车厢使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系(可视为惯性系)中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统(　 ) A．动量守恒，机械能守恒 B．动量守恒，机械能不守恒 C．动量不守恒，机械能守恒 D．动量不守恒，机械能不守恒 [解析]　撤去推力，系统所受合外力为零，动量守恒；因为滑块与车厢水平底板间有摩擦，且撤去推力后滑块在车厢底板上有相对滑动，即摩擦力做功，故系统的机械能减少，B正确。 [答案]　B /方法技巧/ 判断动量守恒的两大技巧 (1)动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体组成的系统。判断系统的动量是否守恒，与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系。 (2)判断系统的动量是否守恒，要注意守恒的条件是不受外力或所受合外力为零，因此要分清哪些力是内力，哪些力是外力。 [针对训练] 1．下列四幅图所反映的物理过程中，系统动量守恒的是(　 ) A．只有甲、乙正确 B．只有丙、丁正确 C．只有甲、丙正确 D．只有