内容正文:
3 动量守恒定律
[学习目标]
1.了解系统、内力、外力的概念。
2.掌握动量守恒定律的内容和表达式,知道动量守恒定律的适用条件。
3.通过实例分析,了解动量守恒定律的普遍适用性,会初步利用动量守恒定律解决实际问题。
探究·必备知识
物理
知识点一 动量守恒定律
1.系统、内力和外力
(1)系统:把相互作用的 或 物体作为一个整体来研究,这个整体叫作系统。
(2)内力:系统内部物体间的相互作用力。
两个
多个
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突破·关键能力
检测·学习效果
实践应用
(3)外力:系统 的物体对系统的作用力。
外部
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实践应用
2.动量守恒定律
(1)内容:如果一个系统不受 或所受 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。
(2)表达式:对两个物体组成的系统,常写成:m1v1+m2v2=
或p1+p2= 。
(3)适用条件:系统所受 为零。
外力
合外力
m1v1′+m2v2′
p1′+p2′
合外力
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知识点二 动量守恒定律的普适性
无论在微观、 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 为零,动量守恒定律都是适用的。
宏观
合外力
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知识点三 动量守恒定律的应用
1.对于碰撞等相互作用时间很短、相互作用力很大的系统,由于 力远大于 力,常常可以忽略外力的影响,认为系统的动量守恒。
2.系统的外力不能忽略,系统的动量不守恒,但在 .
上不受外力(或外力可以忽略),则系统的动量沿这一方向的分量守恒。
内
外
某一
方向
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1.思考判断
(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。( )
(5)只有两个物体组成的系统所受合外力为零,动量才守恒。
( )
√
×
×
√
×
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2.思维探究
(1)如图所示,两个小球在碰撞时有相互作用力F1、F2,还受各自的重力G1、G2,以及地面的支持力N1、N2。以两个小球为系统,试分析系统的内力和外力分别是哪些力。
答案:内力F1、F2;外力G1、G2、N1、N2。
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(2)如图所示,在风平浪静的水面上,停着一艘帆船,船尾固定一台电风扇,正在不停地把风吹向帆面,船能向前行驶吗?为什么?
答案:把帆船和电风扇看成一个系统,电风扇和帆船受到空气的作用力大小相等、方向相反,这是一对内力,系统总动量守恒,船原来是静止的,总动量为零,所以在电风扇吹风时,船仍保持静止。
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物理
要点一 对动量守恒定律的理解与条件判断
如图所示,光滑水平面上A、B两小车间有一弹簧,用手抓住小车并将弹簧压缩后使两小车均处于静止状态。将两小车及弹簧看作一个系统。
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(1)只放开左手,系统动量守恒吗?若先放开左手,再放开右手后,系统动量守恒吗?
答案:(1)只放开左手,小车受到右手的作用力,系统动量不守恒;若先放开左手,再放开右手后,两手对系统都无作用力,系统所受合外力为零,即动量是守恒的。
(2)两手同时放开后,系统总动量守恒吗?系统的总动量是多大?
答案:(2)在两手同时放开后,水平方向无外力作用,只有弹簧的弹力(内力)作用,故动量守恒;系统的总动量始终为零。
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1.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。
(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,系统外力远小于内力作用,系统总动量近似守恒。像抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间。
(4)系统受外力作用,所受合外力不为零,但在某一方向合外力为零,则系统在该方向上动量守恒。
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2.对“系统的总动量保持不变”的四点理解
(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。