第1章 第4节 动量守恒定律的应用-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（粤教版2019）

第四节　动量守恒定律的应用 【核心素养目标】 物理观念 知道动量守恒定律是物理学中常用的普适定律之一。了解反冲运动的概念，知道反冲运动的原理。了解火箭的工作原理及决定火箭最终速度大小的因素。 科学思维 掌握动量守恒定律的应用方法，并会用来解决实际问题。 科学态度与责任 了解我国的航空、航天事业的巨大成就和当前的航空、航天计划，激发学生热爱祖国的情感。体会物理知识来源于生活而又应用于生活的特点，提高学生物理学习的学科素养。 知识点一　动量守恒定律的应用 1．如图甲所示，冰壶运动员奋力将冰壶掷出时，冰面的摩擦力能否忽略，运动员与冰壶组成的系统的动量是否可近似看作守恒？ 2．如图乙所示，篮球运动员跳投时，运动员与篮球所受合外力是否为0，动量是否守恒？运动员与篮球水平方向所受合外力是否为0，水平方向上的动量是否守恒？ 提示：1.能忽略　可近似看作守恒　2.不为0　不守恒　为0　守恒 1．动量守恒定律是物理学中最常用的普适规律之一，迄今为止，尚未出现违反动量守恒定律的现象。 2．动量守恒在日常生活中是比较常见的，如冰壶运动、火箭升空、台球之间的碰撞等，都适合用动量守恒定律分析。 【链接实景　判断正误】 如图，两人在光滑的冰面上用力推对方，此后都沿各自原方向的反方向运动，判断下列说法的正误： 1．水平地面光滑不存在摩擦力，以两人为系统的动量守恒。(√) 2．只要满足系统某一方向的合力为零，系统动量就守恒。 (×) 3．动量守恒定律在微观粒子的碰撞方面仍适用。 (√) 多物体、多过程动量守恒的处理思路 1．要根据具体情况灵活选取研究对象，如果作用是分阶段的，有时需要选取部分物体为研究对象，有时需要选取全部物体为研究对象。 2．要区分各阶段中系统的外力和内力，准确把握动量守恒的条件，明确所选择的研究对象的初、末状态。 3．列出有关动量守恒的方程进行求解。 如图所示，在光滑水平面上有两个并排静止放置的木块A、B，已知mA＝0.5 kg，mB＝0.3 kg。现有质量m0＝0.08 kg的小物块C以初速度v0＝25 m/s在A表面沿水平方向向右滑动，由于 学生用书↓第21页 C与A、B间均有摩擦，C最终停在B上，B、C最后的共同速度v＝2.5 m/s。求： (1)木块A的最终速度的大小； (2)小物块C滑离木块A的瞬时速度的大小。 题眼点拨　(1)看到“光滑水平面”，想到“三者系统动量守恒”。 (2)看到“两个并排静止放置的木块A、B”，想到“木块C滑离A之前，A、B共速”。 解析：(1)取向右为正方向，设木块A的最终速度为v1，由动量守恒定律，对A、B、C有m0v0＝mAv1＋(mB＋m0)·v，解得v1＝2.1 m/s。 (2)设C滑离A时的速度为v2，当C滑离A后，由动量守恒定律，对B、C有m0v2＋mBv1＝(mB＋m0)v，解得v2＝4 m/s。 答案：(1)2.1 m/s　(2)4 m/s 规律总结 多物体多过程问题，可以分段研究，也可全程列式。分段研究时要选相互作用的物体系为研究对象，同时注意前一个过程的末速度就是后一个过程的初速度。　　 针对练1.(多选)(2022·营口开发区一中月考)如图所示，在质量为M的小车中挂着一摆球，摆球质量为m0，小车和摆球以恒定的速度v沿光滑水平地面运动，与位于正前方的质量为m的静止的木块发生碰撞，碰撞时间极短。在此碰撞过程中，下列情况可能发生的是(　　 ) A．小车、木块、摆球的速度都发生变化，分别变为v1、v2、v3，满足(M＋m0)v＝Mv1＋mv2＋m0v3 B．摆球的速度不变，小车和木块的速度变为v1和v2，满足Mv＝Mv1＋mv2 C．摆球的速度不变，小车和木块的速度都变为v′，满足Mv＝(M＋m)v′ D．小车和摆球的速度都变为v1，木块的速度变为v2，满足(M＋m0)v＝(M＋m0)v1＋mv2 BC　[碰撞的瞬间小车和木块组成的系统动量守恒，这一瞬间摆球的速度不变，若碰后小车和木块的速度变为v1和v2，根据动量守恒定律有Mv＝Mv1＋mv2；若碰后小车和木块速度相同，都为v′，根据动量守恒定律有Mv＝(M＋m)v′，故B、C正确，A、D错误。] 针对练2.质量相等的五个物块在一光滑水平面上排成一条直线，且彼此隔开一定的距离，具有初速度v0的第5号物块向左运动，依次与其余四个静止物块发生碰撞，如图所示，最后这五个物块粘成一个整体，则它们最后的速度为(　　 ) A．v0　 B． C．　 D． B　[设它们最后的速度为v，由于五个物块组成的系统沿水平方向不受外力作用，故系统在水平方向上动量守恒，由动量守恒定律得：mv0＝5mv，解得v＝v0，即它们最后的速度为v0，故选B。] 针对练3.如图所示，甲、乙两小孩各乘一辆冰车在光滑水平冰面上游戏，甲和他的冰车总质量为30 kg