第1章 第3节 动量守恒定律（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】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 [学习目标]　1.了解系统、内力和外力的概念(物理观念).2.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(科学探究).3.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．(科学思维) 知识点一　相互作用的两个物体的动量改变 1．科学探究 如图所示，在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A、B，质量分别是m1和m2，沿同一直线向同一方向运动，速度分别是v1和v2，v2＞v1.当B追上A时发生碰撞，碰撞后A、B的速度分别是v′1和v′2.碰撞过程中A所受B对它的作用力是F1，B所受A对它的作用力是F2.碰撞时，两物体之间力的作用时间很短，用Δt表示． 根据动量定理，物体A动量的变化量等于它所受作用力F1的冲量，即 F1Δt＝m1v′1－m1v1. 物体B动量的变化量等于它所受作用力F2的冲量，即 F2Δt＝m2v′2－m2v2. 根据牛顿第三定律知F1＝－F2，两个物体碰撞过程中的每个时刻相互作用力F1与F2大小相等、方向相反，故有m1v′1＋m2v′2＝m1v′1＋m2v′2.　 2．结论：两物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和． 知识点二　动量守恒定律 1．系统、内力和外力 (1)系统：由两个(或多个)相互作用的物体构成的整体. (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：对于两个物体组成的系统，常写成p1＋p2＝p′1＋p′2或m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2. (3)适用条件：系统不受外力或者所受外力矢量和为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． 1．判断下列说法的正误． (1)某个力是内力还是外力是相对的，与系统的选取有关．(　√　) (2)一个系统初、末状态动量大小相等，即动量守恒．(　×　) (3)系统动量守恒也就是系统的动量变化量为零．(　√　) (4)在相互作用且动量守恒的某系统内，一个物体的动量增加时，另一个物体的动量一定减少，系统的总动量不变．(　×　) 2．如图所示，游乐场上，两位同学各驾着一辆碰碰车迎面相撞，此后，两车以共同的速度运动．设甲同学和他的车的总质量为120 kg，碰撞前向右运动，速度的大小为3 m/s；乙同学和他的车的总质量为160 kg，碰撞前向左运动，速度的大小为4 m/s.则碰撞后两车共同的运动速度大小为1_m/s，方向向左. 考点一　对动量守恒条件的理解 【情境导学】 滑板越来越受到青少年们的喜爱，经常在学校和公园里面都可以看见玩滑板的同学．如图所示，光滑的水平面上，两个同学相对站立在滑板上，甲同学用力推乙同学，则甲、乙两同学的动量是否守恒？ 答案　守恒 【知识拓展】 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．动量守恒条件 (1)理想条件：系统不受外力时，动量守恒． (2)实际条件：系统所受外力的矢量和为零时，动量守恒． (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：动量守恒定律的表达式是一个矢量式，总动量在相互作用前后不仅大小相等，方向也相同．在求初、末状态系统的总动量时，要按矢量运算法则计算．如果各物体动量的方向在同一直线上，可选取正方向，确定各速度的正、负(表示方向)后，将矢量运算转化为代数运算． (2)相对性：在动量守恒定律中，系统中各物体在相互作用前后的动量必须相对于同一惯性参考系，一般选取相对地面的速度． (3)同时性：相互作用前的总动量是指作用前一刻的动量，各物体的速度是作用前的瞬时速度；作用后的总动量是指完成作用后一刻的动量，各物体的速度是作用后的瞬时速度． 【例题1】 (多选)如图所示的装置中，木块B与水平桌面间的接触是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短．现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象(系统)，则此系统在从弹簧压缩至最短到恢复原长的整个过程中(　　) A．动量不守恒 B．动量守恒 C．机械能不守恒 D．机械能守恒 思维导引：系统在整个过程中，左边墙壁对系统有力的作用，但无作用位移，故系统受到外力，动量不守恒；有力无位移，不对系统做功，机械能守恒． 答案　AD 解析　此系统在从弹簧压缩至最短到恢复原长的整个过程中，墙壁对系统有弹力作用，系统合外力不为零，动量不守恒，选项A正确，B错误；系统