第六章 课时2 动量守恒定律-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（浙江专用）

课时2　动量守恒定律 一、动量守恒定律 1.系统:相互作用的几个物体构成的整体叫作一个系统。系统中各物体之间的相互作用力叫作内力,系统外部其他物体对系统内物体的作用力叫作外力。 2.定律内容: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。 3.定律的表达式 m1v1+m2v2=m1v1′ +m2v2′ ,两个物体组成的系统初动量等于末动量。 可写为:p=p′ ,Δp=0和Δp1=-Δp2。 4.守恒条件 (1)理想守恒:系统不受外力或所受外力的矢量和为零,则系统动量守恒。 (2)近似守恒:系统受到的合力不为零,但当内力远大于外力时,系统的动量可近似看成守恒。 (3)分方向守恒:系统在某个方向上所受合力为零时,系统在该方向上动量守恒。 5.普适性:不仅适用于低速宏观系统,也适用于高速微观系统。 二、碰撞 1.概念:碰撞指的是物体间相互作用持续时间很短,物体间相互作用力很大的现象,在碰撞过程中,一般都满足内力远大于外力,故可以用动量守恒定律处理碰撞问题。 2.分类及特点 分类标准 种类 特点 机械能是 否守恒 弹性碰撞 动量守恒,机械能守恒 非弹性碰撞 动量守恒,机械能有损失 完全非弹性碰撞(粘合) 动量守恒,机械能损失最大 碰撞前后动 量是否共线 对心碰撞(正碰) 碰撞前后 速度共线 3.弹性碰撞的规律 (1)当两球质量相等时,v1′ =0,v2′ =v1,两球碰撞后交换速度。 (2)当质量大的球碰质量小的球时,v1′ >0,v2′ >0,碰撞后两球都向前运动。 (3)当质量小的球碰质量大的球时,v1′ <0,v2′ >0,碰撞后质量小的球被反弹回来。 三、爆炸和反冲 1.爆炸 与碰撞类似,物体间的相互作用时间很短,作用力很大,且远大于系统所受的外力,所以系统动量守恒。 2.反冲 (1)定义:当物体的一部分以一定的速度离开物体时,剩余部分将获得一个反向冲量,如发射炮弹、火箭等。 (2)特点:若在瞬间完成反冲,物体间的相互作用的内力远大于系统受到的外力,动量守恒。 对动量守恒定律的理解 [例1] 如图所示,甲、乙两名宇航员正在离空间站一定距离的地方执行太空维修任务。某时刻甲、乙都以大小为v0=2 m/s的速度相对运动,甲、乙和空间站在同一直线上且可视为质点。甲和他的装备总质量为M1=90 kg,乙和他的装备总质量为M2=135 kg,为了避免直接相撞,乙从自己的装备中取出一质量为m=45 kg的物体A推向甲,甲迅速接住A后即不再松开,此后甲、乙两宇航员在空间站外做相对距离不变的同向运动,且安全“飘”向空间站。(设甲、乙距离空间站足够远,本题中的速度均指相对空间站的速度) (1)乙要以多大的速度v(相对于空间站)将物体A推出? (2)设甲与物体A作用时间为t=0.5 s,求甲与A的相互作用力F的大小。 解析:(1)以甲、乙、A三者组成的系统为研究对象,系统动量守恒,以乙运动的方向为正方向, 则有M2v0-M1v0=(M1+M2)v1, 以乙和A组成的系统为研究对象,由动量守恒定律得M2v0=(M2-m)v1+mv, 联立解得v1=0.4 m/s,v=5.2 m/s。 (2)以甲为研究对象,由动量定理得 Ft=M1v1-(-M1v0), 代入数据解得F=432 N。 答案:(1)5.2 m/s　(2)432 N [变式1] 如图所示,质量分别为m1和m2、大小相同的两物块,分别以速度v1和v2沿固定斜面向下匀速滑行,且v1>v2,质量为m2的物块的右端装有轻质弹簧,在它们发生相互作用后又分开。则在两物块相互作用的过程中,下列说法正确的是(　C　) A.由于有重力和摩擦力,所以该过程动量不守恒 B.由于系统所受合力为零,所以该过程动量守恒 C.若相互作用过程中,质量为m1的物块速度不反向,则该过程动量守恒 D.若相互作用过程中,质量为m1的物块速度反向,则该过程动量守恒 解析:在相互作用过程中,以两物块和弹簧组成的系统为对象,当两个物块都向下滑行时,即质量为m1的物块速度不反向,系统的重力沿斜面向下的分力与滑动摩擦力相等,所以系统的合力为零,系统的动量守恒。若在相互作用过程中,质量为m1的物块速度反向,则质量为m1的物块受到的滑动摩擦力沿斜面向下,系统的合力不为零,系统的动量不守恒,故选C。 动量守恒定律的应用 [例2] (2021·浙江1月选考卷)在爆炸实验基地有一发射塔,发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪。爆炸物自发射塔竖直向上发射,上升到空中最高点时炸裂成质量之比为2∶1、初速度均沿水平方向的两个碎块。遥控器引爆瞬间开始计时,在第5 s末和第6 s末先后记录到从空气中传来的碎块撞击地面的响声。已知声音在空气中的传播速度为340 m/s,忽略空气阻力。下列说