(讲义)第1章 第2节 动量守恒定律及其应用-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册(鲁科版2019)

第2节　动量守恒定律及其应用 1．能用牛顿运动定律推导动量守恒定律． 2．理解动量守恒定律的确切含义和表达式，会运用动量守恒定律解决实际问题． 3．探究碰撞时，碰撞前和碰撞后动量的大小关系． 4．知道反冲运动及火箭的飞行原理，体验将所学知识应用到实际生活中． 知识点一　动量守恒定律 1．动量守恒定律的内容：一个系统不受外力或者所受合外力为0时，这个系统的总动量保持不变． 2．动量守恒定律的成立条件 (1)系统不受外力的作用． (2)系统受外力作用，但合外力为零． (3)系统受外力的作用，合外力也不为零，但合外力远小于内力．这种情况严格地说只是动量近似守恒，但却是最常见的情况． (4)系统受外力，但在某一方向上不受外力或所受合外力为零，则系统在这一方向上，动量守恒． 3．动量守恒定律的表达式 (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)Δp1＝－Δp2(相互作用的两个物体组成的系统，一个物体动量的变化量与另一个物体动量的变化量大小相等、方向相反)． (3)Δp＝0(系统总动量的增量为零)． (4)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作用后的动量和)． 4．适用范围：动量守恒定律是自然界普遍适用的基本规律之一，不仅低速、宏观领域遵循这一规律，高速(接近光速)、微观(分子、原子的尺度)领域也遵循这一规律． 　动量守恒定律是实验定律，适用于任何物理研究领域． 1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)如果系统的机械能守恒，则动量不一定守恒． (√) (2)只要系统内存在摩擦力，动量不可能守恒． (×) (3)做匀速圆周运动的物体动量是守恒的． (×) 2．填空 光滑水平面上，子弹射击木块的过程中，子弹和木块组成的系统所受合外力为零，子弹水平方向动量否(选填“是”或“否”)守恒，系统动量是(选填“是”或“否”)守恒． 知识点二　反冲运动与火箭 1．反冲运动 根据动量守恒定律，一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某一个方向运动，另一部分向相反方向运动的现象． 2．火箭 (1)原理：火箭的飞行应用了反冲的原理，靠喷出气流的反作用来获得巨大速度． (2)影响火箭获得速度大小的因素：一是喷气速度，喷气速度越大，火箭能达到的速度越大；二是燃料质量越大，负荷越小，火箭能达到的速度也越大． 3．反冲运动的应用和防止 (1)灌溉喷水器、反击式水轮机、喷气式飞机、火箭等都是利用了反冲的原理． (2)消防高压水枪、射击步枪等的反冲作用都必须采取措施加以防止． 　火箭发射时，喷出气体与火箭间的作用力远大于重力，此过程动量是否守恒？ 提示：守恒． 3．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)反冲运动可以用动量守恒定律来解释． (√) (2)宇航员利用喷气装置实现太空行走是利用反冲的原理． (√) (3)火箭发射时，其速度大小只与喷出气体的质量有关． (×) (4)一切反冲现象都是有益的． (×) 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． (1)人和大锤组成的系统动量守恒吗？ (2)在连续敲打下，这辆车能否持续地向右运动？ 提示：(1)以人和大锤组成的系统为研究对象时，人受到平板车施加的摩擦力，系统所受合外力不为零，动量不守恒，地面光滑，以人、大锤和平板车为系统动量守恒． (2)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，车就会停下来，所以车不能持续向右运动． 考点1　动量守恒的判断 动量守恒定律成立条件的四种情况 (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． 【典例1】　(2022·山东临沂月考)(多选)如图所示，A、B两物体的质量mA＞mB，中间用一段细绳相连并有一被压缩的弹簧，放在平板小车C上后，A、B、C均处于静止状态．若地面光滑，则在细绳被剪断后，A、B从C上未滑离之前，A、B在C上沿相反方向滑动过程中(　　) A．若A、B与C之间的摩擦力大小相等，则A、B组成的系统动量守恒，A、B、C组成的系统动量也守恒 B．若A、B与C之间的摩擦力大小