第一章 第三节 动量守恒定律-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019）

第三节 动量守恒定律 课标要求 核心素养 1．通过理论推导和实验，理解动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象。 2．知道动量守恒定律的普适性 1．物理观念：了解系统、内力和外力的概念；理解动量守恒定律的确切含义、表达式和守恒条件。 2．科学思维：能用动量定理推导动量守恒定律，了解动量守恒定律的普遍意义。 3．科学探究：探究系统内动量守恒的条件 　高效导学第一步　预习新知，落实必备知识 一、相互作用的两个物体的动量改变 1．建构碰撞模型 如图，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v1′和v2′。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。 2．推导过程 (1)根据动量定理可知，物体A动量的变化量等于它所受作用力F1的冲量，即F1Δt＝m1v1′－m1v1。 (2)物体B动量的变化量等于它所受作用力F2的冲量，即F2Δt＝m2v2′－m2v2。 (3)根据牛顿第三定律F1＝－F2，可知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 m1v1′－m1v1＝－(m2v2′－m2v2)，即m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2。 3．归纳总结 两物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和，并且该关系对过程中的任意两时刻的状态都适用。两物体各自既受到对方的作用力，同时又受到重力和桌面的支持力，重力和支持力是一对平衡力。两个碰撞的物体在所受外部对它们的作用力的矢量和为零的情况下动量守恒。 二、动量守恒定律 1．系统及系统的内力和外力 (1)系统：相互作用的两个或多个物体组成的整体。 (2)内力：系统内部物体间的相互作用力。 (3)外力：系统以外的物体对系统以内的物体的作用力。 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零，这个系统的总动量保持不变。 (2)表达式：对两个物体组成的系统，常写成p1＋p2＝p1′＋p2′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。 (3)适用条件：系统不受外力或者所受外力的矢量和为零。 3．动量守恒定律的普适性 动量守恒定律适用范围非常广泛，高速(接近光速)、微观(小到分子、原子的尺度)领域均适用。 【概念辨析·试身手】 (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)只要合外力对系统做功为零，系统动量就守恒。(×) (4)系统动量守恒也就是系统的动量变化量为零。(√) 　高效导学第二步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 动量守恒定律的理解 【要点培优】 1．“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。 2．动量守恒定律的四个特性 特性 具体表现 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 普遍性 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 [思考·探究] 情景1：图甲所示的是在光滑水平面上发生正碰的两物体。 情景2：如图乙所示，小车A、B静止在光滑水平面上。 情景3：如图丙所示，速度为v0的物体滑上光滑水平面上的小车。 探究：(1)图甲中，两物体受哪些力作用？系统动量守恒吗？ (2)图乙中，烧断细线后，两小车受弹簧弹力的作用，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)两物体发生正碰时，它们之间的相互作用力是内力；物体还受到重力和桌面对它们的支持力，是外力，由于外力的合力为零，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，水平方向上合力为零，动量守恒；竖直方向上合力不为零，动量不守恒。 【应用培优】 [例1] (