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（教科版2019）

第3节　动量守恒定律

1．内容：如果一个系统不受外力或所受合外力为零，无论这一系统的内部发生了何种形式的相互作用，这个系统的总动量保持不变，这就是动量守恒定律．

2．一般表达式(对于在一条直线上运动的两个物体组成的系统)：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′．

[判断](对的画“√”，错的画“×”)

(1)若系统的机械能守恒，则系统的动量也一定守恒．(×)

(2)只要系统内存在摩擦力，系统的动量就不可能守恒．(×)

(3)只要系统受到的合外力做的功为零，系统的动量就守恒．(×)

(4)只要系统受到合外力的冲量为零，系统的动量就守恒．(√)

(5)系统加速度为零时，动量不一定守恒．(×)

1．动量守恒定律的普适性：无论在微观、宏观还是高速领域，无论是何种形式的相互作用，只要系统所受的合外力为零，动量守恒定律都是适用的．

2．当系统的内力远大于外力时，可认为系统的动量也是守恒的．当系统在某一方向上不受外力(或合外力的分力为零)时，系统的动量沿这一方向的分量守恒．

[思考]

在公路上有三辆汽车发生了追尾事故，如果将前面两辆汽车看作一个系统，那么最后面一辆汽车对中间汽车的作用力是内力还是外力？如果将后面两辆汽车看作一个系统呢？

提示　内力是系统内物体之间的作用力，外力是系统以外的物体对系统以内的物体的作用力．一个力是内力还是外力，关键是看所选择的系统．如果将前面两辆汽车看作一个系统，最后面一辆汽车对中间汽车的作用力是系统以外的物体对系统内物体的作用力，是外力；如果将后面两辆汽车看作一个系统，最后面一辆汽车对中间汽车的作用力是系统内物体之间的作用力，是内力．

探究点一　动量守恒定律的适用条件和五个性质

1．动量守恒定律的适用条件

(1)系统不受外力作用，这是一种理想化的情形，如宇宙中两个星球或微观粒子间的碰撞都可视为这种情形．

(2)系统受外力作用，但所受合外力为零．如光滑水平面上两个物体的碰撞．

(3)系统受外力作用，但当系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时，系统的总动量近似守恒．例如，手榴弹在空中爆炸的瞬间，弹片所受的内力远大于其重力，重力可以忽略不计，系统的动量近似守恒．

(4)系统受外力作用，所受的合外力不为零，但在某一方向上合外力为零，则系统在该方向上动量守恒．

2．动量守恒定律的五个性质

(1)矢量性：

①系统的总动量在相互作用前后大小相等，方向也相同．

②当初、末状态系统的总动量p＝p1＋p2＋……和p′＝p1′＋p2′＋……时，要按矢量运算法则计算．如果系统内各物体动量的方向在同一直线上，要选取一个正方向，将矢量运算转化为代数运算．

(2)相对性：系统中各物体在相互作用前后的动量必须相对于同一参考系，各物体的速度通常均为相对地面的速度．

(3)条件性：动量守恒是有条件的，应用时首先一定要判断系统是否满足守恒条件“系统所受的合外力为零”．

(4)同时性：动量守恒定律的表达式可写为p1＋p2＋…＝p1′＋p2′＋…，p1、p2……必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量，p1′、p2′……必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量．

(5)普适性：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；不仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统．

如图所示，两木块A、B通过轻质弹簧连在一起，并置于光滑的水平面上．一颗子弹水平射入木块A，并留在其中．在子弹击中木块A及弹簧被压缩的整个过程中，对子弹、两木块和弹簧组成的系统，下列说法正确的是(　　)

A．动量守恒、机械能守恒　　 B．动量守恒、机械能不守恒

C．动量不守恒、机械能守恒     D．动量、机械能都不守恒

B　[在子弹击中木块A及弹簧被压缩的整个过程，系统不受外力作用，系统动量守恒．而子弹击中木块A的过程，有摩擦力做功，部分机械能转化为内能，所以机械能不守恒，B正确．]

[训练1]　如图所示，两名穿着旱冰鞋的同学面对面站立不动，他们互推后向相反的方向运动，不计摩擦阻力，下列判断正确的是(　　)

A．互推后两同学的总动量增加

B．互推后两同学的动量相同

C．分离时质量大的同学的速度小一些

D．互推过程中两同学的机械能守恒

C　[两名同学组成的系统所受合外力为零，动量守恒，则0＝p1＋p2，故p1与p2大小相等、方向相反，A、B错误；由m1v1＋m2v2＝0可知，若m1＞m2，则|v1|＜|v2|，C正确；互推过程中两名同学的动能增大，机械能增加，D错误．]

探究点二　动量守恒定律的应用

如图所示，在光滑的水平面上有一辆平板车，一个人站在车上用大锤敲打车的左端．在连续敲打的过程中，这辆车能否持续向右运动？

提示　把人、大锤和平板车看成一个整体，用大锤连续敲打车的左端，人和大锤、车组成的系统在水平方向上不受外力，系统动量守恒，总动量为零．在锤抡起的过程中，锤在水平方向上的速度方向向左，由水平方向系统动量守恒知，平板车的速度向右，锤从最高点下落至刚接触车的过程中，锤在水平方向上的速度方向向右，平板车的速度向左，所以在大锤的连续敲打下，平板车将左右移动，不能持续地向右运动．

1．动量守恒定律的几种表达式及其含义

(1)p＝p′：系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p′.

(2)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′：对于在一条直线上运动的两个物体组成的系统，它们