2016-2017学年高中物理 第16章 动量守恒定律新人教版选修3-5_3

成才之路 物理 路漫漫其修远兮 吾将上下而求索 人教版 选修 3-5 动量守恒定律 第十六章 第三节 动量守恒定律 第十六章 学习目标定位1 课堂情景切入2 知识自主梳理3 重点难点突破4 考点题型设计5 课 时 作 业7 易错案例剖析6 学习目标定位 能正确区分内力与外力 理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道定律的适用条件 会用动量守恒定律解决碰撞、爆炸等问题 课堂情景切入 有两位同学原来静止在滑冰场上，不论谁推谁一下 (如图 )，两个人都会向相反方向滑去，他们的动量都发生了变化 。两个人本来都没有动量，现在都有了动量，他们的动量变化服从什么规律呢？现在来探究这个规律。 知识自主梳理 1 系 统 相互作用的两个或几个物体组成一个力学 _。 2 内力 系统 _物体间的相互作用力。 3 外力 系统 _的物体对系统 _的物体的作用力。 系 统 、内力和外力 系统 内部 以外 以内 1 内容 如果一个系统不受 _，或者所受 _的矢量和为零，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： p1 p2 _或 m1v1 m2v2 _ 3 适用条件 系统不受 _或者所受 _之和为零。 动 量守恒定律 外力 外力 p1 p2 m1v1 m2v2 外力 外力 动量守恒定律是一个独立的实验规律，它适用于目前为止物理学研究的 _领域。 动 量守恒定律的普适性 一切 重点难点突破 一、 对动 量守恒定律的理解 1 研究 对 象 相互作用的物体组成的系统。 2 对 系 统 “总动 量保持不 变 ”的理解 (1)系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等，不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等。 (2)系统的总动量保持不变，但系统内每个物体的动量可能都在不断变化。 (3)系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和，总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变。 3 表达式 a p p，表示系统的总动量保持不变； 在一维情况下，对由 A、 B两物体组成的系统有： m1v1 m2v2 m1v1 m2v2。 b p1 p2，表示一个物体的动量变化与另一个物体的动量变化大小相等、方向相反； c p 0，表示系统的总动量增量为零，即系统的总动量保持不变。 4 动 量守恒定律的 “五性 ” (1)条件性：动量守恒定律是有条件的，应用时一定要首先判断系统是否满足守恒条件。 a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。 b系统虽然受到了外力的作用，但所受外力的和 即合外力为零。象光滑水平面上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零。 c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。抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬 间，弹片所受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。 d系统所受的合外力不为零，即 F外 0，但在某一方向上合外力为零 (Fx 0或 Fy 0)，则系统在该方 向上动量守恒。 e系统受外力，但在某一方向上内力远大于外力，也可认为在这一方向上系统的动量守恒。 (2)矢量性：定律的表达式是一个矢量式。 a该式说明系统的总动量在任意两个时刻不仅大小相等，而且方向也相同。 b在求系统的总动量 p p1 p2 时，要按矢量运算法则计算。 (3)相对性：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 均为相对于地的速度。 (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。 特 别 提醒： (1)分析动量守恒时要着眼于系统，要在不同的方向上研究系统所受外力的矢量和。 (2)要深刻理解动量守恒的条件。 (3)系统动量严格守恒的情况是很少的，在分析守恒条件是否满足时，要注意对实际过程的理想化。 答案： 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。 二、 应 用 动 量守恒定律解 题 的基本步 骤 1分析题意，合理地选取研究对象，明确系统是由哪几个物体组成的。 2分析系统的受力情况，分清内力和外力，判断系统的动量是否守恒。 3确定所研究的作用过程。选取的过程应包括系统的已知状态和未知状态，通常为初态到末态的过程，这样才能 列出对解题有用的方程。 4对于物体在相互作用前后运动方向都在一条直线上的问题，设定正方向，各物体的动量方向可以用正、负号表 示。 5建立动量守恒方程，代入已知量求解。 考点题型设计 动 量是否守恒的判断 D无论是否同时放手，只要两手都放开后，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量 不一定为零 解析： 当两手同 时 放开 时 ，系 统 的合外力 为 零，所以系 统 的 动 量守恒，又因 为 开始 时总动 量 为 零，故系 统总动 量始 终为 零， 选项 A正确；先放开左手，左 边 的小 车 就向左运 动 ，当再放开右手后，系 统 所受合外力 为 零，故系 统 的 动 量守 恒，放开右手 时总动 量方向向左，放开右手后 总动 量方向也 向左，故 选项 B错 而 C、 D正确。 综 合上述分析可知 选项 A、 C 、 D正确。 答案： ACD A仅当 A、 B与平板车上表面间的动摩擦因数之比为 AB 23时， A、 B、 C组成系统的动 量才守恒 B无论 A、 B与平板车上表面间的动摩擦因数是否相同， A、 B、 C组成系统的动量都守恒 C因为 F1、 F2等大反向，故 A、 B组成的系统的机械能守恒 D若 A、 B与小车 C上表面间的动摩擦因数相同，则 C与 B的运动方向相同 答案： B 解析： 取 A、 B、 C组 成的系 统为 研究 对 象，当施加等大 反向的水平恒力 时 ， 该 系 统 所受的合外力 为 零，系 统 的 动 量 守恒，故 A错 B对 ；因 F1、 F2对 A、 B做正功，故 A、 B组 成的 系 统 机械能增加， C错 ；若 动 摩擦因数相同， 则 摩擦力 fAfB ，故 C与 A运 动 的方向相同，所以 选项 D错误 。 动 量守恒的 应 用 解析： (1)A与 B碰后瞬 间 ， C的运 动 状 态 未 变 ， B速度最 大。由 A、 B系 统动 量守恒 (取向右 为 正方向 )有： mAv0 0 mAvA mBvB 代入数据得： vB 4m/s。 (2)B与 C相互作用使 B减速、 C加速，由于 B板足 够长 ，所 以 B和 C能达到相同速度，二者共速后， C速度最大，由 B、 C 系 统动 量守恒，有 mBvB 0 (mB mC)vC 代入数据得： vC 3.2m/s 答案： (1)4m/s (2)3.2m/s 答案： 0.02m/s 远离空间站方向 解析： 根据 动 量守恒， (mA mB)v0 mAvA mBvB，代 入数 据可解得 vB 0.02m/s，方向 为 离开空 间 站方向。 动 量守恒的 临 界 问题 解析： 如 图 所示，在甲推出箱子的 过 程中，甲和箱子 组 成的系 统动 量守恒。乙接到箱子并和乙一起运 动 的 过 程中， 乙和箱子 组 成的系 统动 量也是守恒的，分 别选 甲、箱子 为 研 究 对 象，箱子、乙 为 研究 对 象求解。要想 刚 好避免相撞，要 求乙抓住箱子后与甲的速度正好相等。 设 甲推出箱子后的速度 为 v1，箱子的速度 为 v，乙抓住箱 子后的速度 v2。 对 甲和箱子，推箱子前后 动 量守恒，以初速度方向 为 正 ，由 动 量守恒定律： (M m)v0 mv Mv1 对 乙和箱子，抓住箱子前后 动 量守恒，以箱子初速方向 为 正，由 动 量守恒定律有： mv Mv0 (m M)v2 刚 好不相撞的条件是： v1 v2 联 立 解得： v 5.2m/s，方向与甲和箱子初速的方向一 致。 答案： 5.2m/s，方向与甲的初速度方向相同 点 评 ：