高中物理第十六章动量守恒定律第三节动量守恒定律课堂探究学案新人教选修.docx

第三节 动量守恒定律课堂探究探究一对动量守恒条件的理解问题导引如图所示，有A、B两个木球，在同一直线上做同方向的匀速直线运动。它们的质量分别为m1和m2，速度分别为v1和v2，且v1v2。经过一定时间后B追上了A，发生碰撞，此后A、B的速度分别变为v1和v2。由第1节探究知：m1v1m2v2m1v1m2v2。那么碰撞过程中应满足什么条件？两球的碰撞过程提示：系统所受的合力为零。名师精讲动量守恒的条件是系统不受外力或所受外力的矢量和为0。在实际中物体不受外力的情况几乎是没有的，所以在下列几种情况下，我们也认为满足动量守恒的条件，可以利用动量守恒定律分析、解决问题：1系统虽然受到了外力的作用，但系统内每个物体所受外力的和即合力为0。像光滑水平面上匀速运动的两物体的碰撞就是这种情形，两物体所受的重力和支持力的合力为0。2系统内各物体所受外力均不为0，但各物体所受外力总和为0，例如：匀速前进的列车，所受阻力与质量成正比，若有一节车厢脱钩，在车厢停止前，以列车和车厢为系统，就是这种情形。3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，火药的内力远大于其重力，重力完全可以忽略不计，动量近似守恒；两节火车车厢在铁轨上相碰时，在碰撞瞬间，车厢间的作用力远大于铁轨给车厢的摩擦力，动量近似守恒。4系统所受的合力不为0，但在某一方向上合力为0（Fx0或Fy0），则系统在该方向上动量守恒。警示物理学中，任何一个规律的存在都是有条件的，它的正确性是相对的，不注意适用条件，不注意对具体问题的分析，而只是记公式、套公式，这是在学习中要克服的不良习惯。【例题1】 如图所示，A、B两物体质量之比mAmB=32，原来静止在平板小车C上，A、B间有一根被压缩的弹簧，A、B与C上表面间的动摩擦因数相同，地面光滑。当弹簧突然被释放后，则（）AA、B系统动量守恒 BA、B、C系统动量守恒C小车向左运动 D小车向右运动解析：A、B组成的系统所受合力不为0，所以动量不守恒；A、B、C组成的系统所受合力为0，所以动量守恒，故B选项正确。对于C，它受A给它向左的摩擦力，大小为mAg；同理它受B给它向右的摩擦力，大小为mBg。而mAmB32，所以向左的摩擦力大于向右的摩擦力，故向左运动。则选项B、C正确。答案：BC反思 分析动量是否守恒，首先要明确研究的系统，分清外力和内力。如果外力矢量和为0，则系统的动量守恒。探究二 对动量守恒定律的理解及应用问题导引如图所示，游乐场上，甲、乙两位同学各驾着一辆碰碰车，迎面相撞，此后，两车以共同的速度运动。思考：如何计算二者碰后的共同速度呢？提示：利用动量守恒定律求解。名师精讲1动量守恒的含义（1）动量守恒是指系统的总动量时刻保持不变，也就是说，系统动量守恒时，任意两个时刻的动量都相等。（2）只有初、末两个状态的动量相等，过程中总动量发生变化的情形不能称之为动量守恒。2动量守恒定律的理解（1）动量守恒定律的“六性”：条件性：动量守恒定律的适用条件是系统合力为0或不受外力（在此要明确内力与外力的区别）。系统性：动量守恒定律的研究对象是相互作用的两个或两个以上的物体组成的系统。应用动量守恒定律解题时，应明确所研究的系统是由哪些物体构成的。列式时系统中所有物体的动量都应考虑，不能丢失。矢量性：公式中的v1、v2、v1和v2都是矢量。只有它们在同一直线上时，并先选定正方向，确定各速度的正、负（表示方向）后，才能用代数方程运算，这点要特别注意。参考系的同一性：速度具有相对性，公式中的v1、v2、v1和v2均应对同一惯性参考系而言，一般选取地面为参考系。状态的同时性：相互作用前的总动量，这个“前”是指相互作用前的某一时刻，v1、v2均是此时刻的瞬时速度；同理，v1、v2应是相互作用后的同一时刻的瞬时速度。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。（2）动量守恒定律不同表现形式的表达式及含义：pp：系统相互作用前总动量p等于相互作用后的总动量p。p1p2：相互作用的两个物体组成的系统，一个物体的动量变化量p1与另一个物体的动量变化量p2大小相等、方向相反。p0：系统的总动量的变化量为0。p1p2p1p2：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。3应用动量守恒定律的解题步骤警示 动量守恒定律的研究对象不是单个物体，而是一个系统，系统内各物体之间有相互作用。【例题2】 质量m110 g的小球在光滑的水平桌面上以v130 cm/s的速率向右运动，恰遇上质量为m250 g的小球以v210 cm/s的速率向左运动，碰撞后，小球m2恰好停止，则碰后小球m1的速度大小和方向如何？解析：取两小球组成的系统为研究对象，碰撞过程中，系统所受合力为零，动量守恒。设向右为正方向，则v130 cm/s，v210 cm/s，v20根据动量守恒定律得m