第一章 第3节 动量守恒定律（Word教参）-【优化指导】2023-2024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 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.了解系统、内力和外力的概念。 2．能用动量定理和牛顿第三定律推导相互作用的两个物体组成的系统的动量守恒定律表达式。 通过理论推导掌握动量守恒定律的确切含义和表达式，知道动量守恒定律的适用条件。 通过实例分析，了解动量守恒定律的普遍适用性，会初步利用动量守恒定律解决实际问题。 通过对动量守恒定律的推导和应用，培养学生认真探究、刻苦钻研的科学精神。 [对应学生用书P12] 一、相互作用的两个物体的动量改变 如图所示，在光滑的水平桌面上质量为m2的B物体追上质量为m1的A物体，并发生碰撞，设A、B两物体碰前速度分别为v1、v2(v2>v1)，碰后速度分别为v1′、v2′，碰撞过程中B对A的作用力是F1，A对B的作用力是F2，碰撞时间很短，设为Δt。 根据动量定理： 对A：F1Δt＝m1v1′－m1v1， 对B：F2Δt＝m2v2′－m2v2， 由牛顿第三定律F1＝－F2， 由以上各式得两物体总动量之间的关系为： m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2。 这说明，两个碰撞的物体在所受外部对它们的作用力的矢量和为0的情况下动量守恒。 二、动量守恒定律 1．系统、内力与外力 (1)系统：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：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：动量守恒定律既适用于低速物体，也适用于高速(接近光速)物体；既适用于宏观领域，也适用于微观领域。 1．(物理与生活)如图所示，不计冰面的摩擦，在运动员把冰壶推出去的过程中，请判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)在运动员与冰壶组成的系统中，运动员与冰壶之间的作用力属于内力。(　　√　　) (2)运动员与冰壶组成的系统动量守恒，也就是系统总动量的变化量始终为零。(　　√　　) (3)牛顿运动定律只适用于宏观、低速的物体，所以动量守恒定律也只适用于宏观、低速的物体。(　　×　　) 2．(知识拓展)如何理解“系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，系统动量守恒”？ 提示：根据动量定理，系统不受外力，或所受外力的矢量和为0，则外力对系统的冲量为0，系统的动量就不会发生变化。 [对应学生用书P13] 探究点一___对动量守恒定律的理解 如图甲所示，在光滑水平面上一个运动小球碰撞另一个静止小球；如图乙所示，小车A、B静止在光滑水平面上，中间夹一个被压缩的轻弹簧，且用细线系着；如图丙所示，速度为v0的物体滑上位于光滑水平面上带有曲面的小车。 [问题设计] (1)图甲中，两球受哪些力作用？碰撞过程中两球组成的系统动量守恒吗？ (2)图乙中，烧断细线后，两小车组成的系统动量守恒吗？ (3)图丙中，物体与小车组成的系统动量守恒吗？ 提示：(1)两球分别受到重力和桌面对它们的支持力作用，且满足二力平衡，两球发生碰撞时，它们之间的相互作用力是内力。由于两球组成的系统所受外力的合力为零，故系统动量守恒。 (2)烧断细线后，弹簧弹力是内力，系统所受外力的合力为零，系统动量守恒。 (3)物体和小车组成的系统，由于水平方向上合力为零，故水平方向的动量守恒；但是竖直方向上合力不为零，故竖直方向上的动量不守恒。 1．研究对象：两个或两个以上的物体组成的相互作用的系统。 2．守恒条件 (1)理想条件：系统不受外力。 (2)实际条件：系统所受外力的矢量和为零。 (3)近似条件：系统受外力，但外力远小于内力，则系统总动量近似守恒。 (4)推广条件：系统受力不符合以上三条中的任一条，则系统的总动量不守恒，但是，若系统在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在该方向上动量守恒。 3．动量守恒定律的几个性质 (1)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。 (2)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。 (3)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。 【例1】 (多选)如图所示，A、B两物体的质量之比为mA∶mB＝3∶2，原来静止在平板车C上，A、B间有一根被压缩的弹簧，地面光滑。当弹簧突然被释放后，