第一章 第三节 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（粤教版2019）

第三节　动量守恒定律 课程内容要求 核心素养提炼 1.学会应用牛顿第三定律和动量定理推导动量守恒定律． 2．知道动量守恒定律的条件，掌握动量守恒定律的内容． 3．会应用动量守恒定律解答简单的问题. 1.物理观念：动量守恒定律的条件、系统、内力、外力． 2．科学思维：建立模型、应用动量守恒定律解决问题． 3．科学探究：探究动量守恒定律的条件. 第1课时　动量守恒定律 一、动量守恒定律的推导 1．发生碰撞的两物体 2．根据动量定理，A物体动量的改变量等于它所受作用力F1的冲量，F1Δt＝m1v1′－m1v1. B物体动量的改变量等于它所受作用力F2的冲量， F2Δt＝m2v2′－m2v2. 3．根据牛顿第三定律，F1＝－F2 m1v1′－m1v1＝－(m2v2′－m2v2)―→m1v1′＋m2v2′＝m1v1＋m2v2. 4．结论：两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和． 二、动量守恒定律 1．内容：物体在碰撞时，如果系统所受合外力为零，则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0. [判断] (1)如果系统的机械能守恒，则动量也一定守恒．(×) (2)只要系统内存在摩擦力，动量就不可能守恒．(×) (3)只要系统受到的外力做的功为零，动量就守恒．(×) (4)只要系统所受到合外力的冲量为零，动量就守恒．(√) (5)系统加速度为零，动量不一定守恒．(×) 探究点一　动量守恒定律的“条件”和“五性” 1．对动量守恒定律条件的理解 (1)系统不受外力作用，这是一种理想化的情形，如宇宙中两星球的碰撞，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．像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形． (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，抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间，弹片所受火药爆炸时的内力远大于其重力，重力完全可以忽略不计，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．动量守恒的五个特性 (1)矢量性：定律的表达式是一个矢量式，其矢量性表现在： ①该式说明系统的总动量在相互作用前后不仅大小相等，方向也相同． ②在求初、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．如果各物体动量的方向在同一直线上，要选取一正方向，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系，各物体的速度通常均为对地的速度． (3)条件性：动量守恒定律的成立是有条件的，应用时一定要首先判断系统是否满足守恒条件． (4)同时性：动量守恒定律中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用轻质弹簧连在一起，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．在子弹打中木块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，下列说法中正确的是(　　) 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　[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，外力冲量为0，系统动量守恒．但是子弹击中木块A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，两位同学穿旱冰鞋，面对面站立不动，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．互推后两同学总动量增加 B．互推后两同学动量相同 C．分离时质量大的同学的速度小一些 D．互推过程中机械能守恒 C　[两位同学组成的系统，所受外力之和为零，动量守恒，则m1v1＝m2v2，p1与p2大小相等，方向相反，A、B不正确；若m1＞m2，则v1＜v2，C正确；互推过程中两同学的动能增大，机械能增加，D不正确．] 探究点二　应用动量守恒定律分析问题 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，如图所示．试分析：在连续的敲打下，这辆车能否持续地向右运动？ 提示　当把锤头打下去时，锤头向右摆动，系统总动量要为零，车就向左运动；举起锤头时，锤头向左运动，车就向右运动．用锤头连续敲击时，车只是左右运动，一旦锤头不动，车