第1章 3.动量守恒定律-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修1（人教版2019）

3.动量守恒定律 学习目标 情境导入 1.理解系统、内力、外力的概念。 2.知道动量守恒定律的内容及表达式,理解其守恒的条件。 3.了解动量守恒定律的普遍意义。 　　冰壶又称掷冰壶、冰上溜石,是以队为单位在冰上进行的一种投掷性竞赛项目,被大家喻为冰上的“国际象棋”,它考验参与者的体能与脑力,展现动静之美,取舍之智慧。某队员在掷出冰壶时需要控制己方冰壶碰撞对方冰壶前的速度和行进路线,以实现是正碰还是斜碰及碰撞力度,将对方冰壶击出大本营而己方冰壶进入大本营以达到得分的目的。 　　同学们知道冰壶在碰撞过程中遵循怎样的规律吗?学习本节可了解冰壶运动中的投掷技巧。 课堂合作探究 知|识|梳|理 一、系统、内力与外力 1.系统: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。 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。 二、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:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'(作用前后总动量相等)。 3.适用条件:系统不受外力或者所受外力的矢量和为0。 4.普适性: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。 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”) (1)一个系统初、末状态动量大小相等,即动量守恒。 (×) (2)两个做匀速直线运动的物体发生碰撞瞬间,两个物体组成的系统动量守恒。 (√) (3)系统动量守恒也就是系统的总动量变化量为零。 (√) (4)只要系统内存在摩擦力,动量就一定不守恒。　 (×) 2.如图所示,小车与木箱紧挨着静放在光滑的水平冰面上,现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱,关于上述过程,下列说法正确的是　 (　　) A.男孩和木箱组成的系统动量守恒 B.小车与木箱组成的系统动量守恒 C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒 D.木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同 解析　由动量守恒定律成立的条件可知男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒,A、B项错误,C项正确;木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量大小相等,方向相反,D项错误。 答案　C 课堂合作探究 　 探究一　动量守恒定律的理解 1.动量守恒定律的推导。 如图所示,光滑水平桌面上质量分别为m1、m2的球A、B,沿着同一直线分别以v1和v2的速度同向运动,v2>v1。当B球追上A球时发生碰撞,碰撞后A、B两球的速度分别为v1'和v2'。 设碰撞过程中两球受到的作用力分别为F1、F2,相互作用时间为t。根据动量定理,有 F1t=m1(v1'-v1),F2t=m2(v2'-v2)。 因为F1与F2是两球间的相互作用力,根据牛顿第三定律知,F1=-F2, 则有m1v1'-m1v1=-(m2v2'-m2v2), 即m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。 2.对动量守恒定律的理解。 (1)动量守恒定律的成立条件。 ①系统不受外力或所受合外力为零。 ②系统受外力作用,但内力远远大于合外力。此时动量近似守恒。 ③系统所受到的合外力不为零,但在某一方向上合外力为零(或某一方向上内力远远大于外力),则系统在该方向上动量守恒。 (2)动量守恒定律的四个特性。 矢量性 动量守恒定律的表达式是一个矢量关系式,对作用前后物体的运动方向都在同一直线上的问题,要选取一个正方向,凡与正方向相同的动量取正值,与正方向相反的动量取负值,将矢量运算转化为代数运算 相对性 应用动量守恒定律列方程时,各物体的速度和动量必须相对于同一参考系,通常以地面为参考系 同时性 动量是状态量,动量守恒反映的是系统某两个状态的动量是相同的,应用动量守恒定律解题一定要注意同一时刻的动量才能相加,不是同一时刻的动量不能相加 普适性 动量守恒定律不仅适用于两个物体组成的系统,也适用于多个物体组成的系统,不仅适用于低速宏观物体组成的系统,也适用于高速微观粒子组成的系统 (3)“系统的总动量保持不变”的含义。 ①系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和。 ②总动量保持不变指的是大小和方向始终不变。 ③系统的总动量保持不变,但系统内每个物体的动量可能在不断变化。 ④系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等,不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等。 【例1】　(多选)如图所示,A、B两物体质量之比mA∶mB=3∶2,原来静止在足够长的平板小车C上,A、B间有一根被压缩的弹簧,水平地面光滑,当弹簧突然释放后,则下列说法正确的是 (　　) A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B组成的系统动量守恒 B.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同,A、B、C组成的系统动量守恒 C.若A、