高中物理 第十六章 第二、三节 动量和动量守恒定律学案(新人教版)选修3-5

1、第十六章 动量守恒定律动量和动量守恒定律【学习目标】1理解和掌握动量的概念；2能运用牛顿第二定律和牛顿第三定律分析碰撞，导出动量守恒的表达式；3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和适用范围；4在理解动量守恒定律的确切含义的基础上正确区分内力和外力；5加深对动量守恒定律的理解，进一步练习用动量守恒定律解决生产、生活中的问题。【重点难点】1.应用动量守恒定律解题的一般步骤2.能应用动量守恒定律解决简单动量守恒的问题【课前预习】一、动量：1、定义：物体的_和_的乘积。2、定义式：p=_。3、单位：_。4、方向：动量是矢量，方向与_的方向相同，因此动量的运算服从_法则。5、动量的变

2、化量：（1）定义：物体在某段时间内_与_的矢量差（也是矢量）。（2）公式：P=_（矢量式）。（3）方向：与速度变化量的方向相同，（4）同一直线上动量变化的计算：选定一个正方向，与正方向同向的动量取正值，与正方向反向的动量取负值，从而将矢量运算简化为代数运算。计算结果中的正负号仅代表_，不代表_。二、系统 内力和外力1、系统：_的两个或几个物体组成一个系统。2、内力：系统_物体间的相互作用力叫做内力。3、外力：系统_物体对系统_物体的作用力叫做外力。三、动量守恒定律1、内容：如果一个系统_，或者_的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。2、动量守恒的条件：（1）系统_外力作用；（2）系统受外力作

3、用，合外力_。四、动量守恒定律与牛顿运动定律1动量守恒定律与牛顿运动定律在研究_问题时结论一致分析两个小球在光滑水平桌面上的碰撞：(1)动量守恒定律认为：两个小球组成的系统所受合外力_，这个系统的总动量_(2)牛顿运动定律认为：碰撞中的每个时刻都有F1F2，所以，m1a1m2a2.所以m1m2，即m1v1m2v2_.这表明：两球作用前的动量之和等于作用后的_(F1、F2分别表示两小球所受另一个小球对它的作用力，a1、a2分别表示两小球的加速度，v1、v1、v2、v2分别表示两小球的初、末速度)2动量守恒定律与牛顿运动定律两种解题方法的对比(1)应用过程：牛顿定律涉及碰撞过程中的力，而动量守恒只

4、涉及_两个状态，与过程中力的细节_(2)当力的形式很复杂，甚至是变化的时候，应用牛顿运动定律解决起来很复杂，甚至不能求解，此情况下应用动量守恒定律来解决可使问题大大简化五、动量守恒定律的普适性1动量守恒定律既适用于低速运动，也适用于_运动，既适用于宏观物体，也适用于_2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【预习检测】1质量为M=2kg的木块静止在光滑的水平面上，一颗质量为m20g的子弹以v0100m/s的速度水平飞来，射穿木块后以80m/s的速度飞去，则木块速度大小为_m/s。2.关于动量守恒的条件,下列说法正确的有( )A.只要系统内存在摩擦力,动量不可能守恒

5、 B.只要系统受外力做的功为零,动量守恒C.只要系统所受到合外力的冲量为零,动量守恒 D.系统加速度为零,动量不一定守恒3木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力使弹簧压缩，如图所示，当撤去外力后，下列说法中正确的是（ ） Aa尚未离开墙壁前，a和b系统的动量守恒Ba尚未离开墙壁前，a与b系统的动量不守恒Ca离开墙后，a、b系统动量守恒 Da离开墙后，a、b系统动量不守恒4若用p1、p2表示两个在同一直线上运动并相互作用的物体的初动量，用p1、p2表示它们的末动量，p1、p2表示它们相互作用过程中各自动量的变化，则下列式子能表示动量守恒的是 (

6、)Ap1p2 Bp1+p2 p1+ p2Cp1+p20 Dp1+p2常数（不为零）【参考答案】课前预习：一、1、质量，速度；2、mv，3、千克米/秒；4、速度，平行四边形；5、末动量，初动量，p-p,方向，大小。二、1、相互作用；2、内部；3、以外，任一。三、1、不受外力，外力；2、不受，为零。四、1、相互作用，为零，守恒，m1v1+m2v2，动量之和。五、1、高速，微观粒子；2、所有。预习检测:1、0.2 2、C 3、BC 4、ABC堂中互动【典题探究】【例1】一个质量为m=40g的乒乓球自高处落下，以速度=1m/s碰地，竖直向上弹回，碰撞时间极短，离地的速率为=0.5m/s。求在碰撞过程中

7、，乒乓球动量变化为多少？正方向【解析】取竖直向下为正方向，乒乓球的初动量为： 乒乓球的末动量为： 乒乓球动量的变化为： =负号表示的方向与所取的正方向相反，即竖直向上。【答案】0.06kgm/s【例2】如图所示，子弹打进与固定于墙壁的弹簧相连的木块，此系统从子弹开始入射木块到弹簧压缩到最短的过程中，子弹与木块作为一个系统动量是否守恒？说明理由。【解析】此题重在引导学生针对不同的对象（系统），对应不同的过程中，受力情况不同，总动量可能变化，可能守恒。AB子弹从碰到木块到进入木块的时间很短，弹簧未被压缩，这个过程中，子弹和木块组成的系统动量守恒。子弹和木块一起压缩弹簧的过程中，三者组成的系统动量不

8、守恒。图1631 在学习物理的过程中，重要的一项基本功是正确恰当地选取研究对象、研究过程，根据实际情况选用对应的物理规律，不能生搬硬套。【例3】如图1631所示，一个质量为m的木块，从半径为R、质量为M的1/4光滑圆槽顶端由静止滑下在槽被固定和可沿着光滑平面自由滑动两种情况下，木块从槽口滑出时的速度大小之比为多少？【解析】槽固定时，对m由机械能守恒定律得mgRmv槽不固定时，水平方向不受外力，水平方向动量守恒，且全过程机械能守恒，设木块到达槽口时速度为v1，方向向右，槽速度为v2，方向向左，则由动量守恒定律得：mv1Mv2 由系统机械能守恒得：mgRmv12Mv 由解得：v1.由解得v1.所以

9、.【例4】以初速度v0与水平方向成60角斜向上抛出的手榴弹，到达最高点时炸成质量分别是m和2m的两块其中质量大的一块沿着原来的方向以2v0的速度飞行求：(1)质量较小的另一块弹片速度的大小和方向；(2)爆炸过程中有多少化学能转化为弹片的动能【解析】图1632(1)斜抛的手榴弹在水平方向上做匀速直线运动，在最高点处爆炸前的速度v1v0cos60v0.设v1的方向为正方向，如图1632所示，由动量守恒定律得：3mv12mv1mv2.其中爆炸后大块弹片速度v12v0，小块弹片的速度v2为待求量，解得v22.5v0，“”号表示v2的方向与爆炸前速度方向相反图1633(2)爆炸过程中转化为动能的化学能等

10、于系统动能的增量，即Ek(2m)v12mv(3m)vmv.【例5】 如图1633所示，两只小船平行逆向航行，航线邻近，当它们头尾相齐时，每一只船上各投质量m50 kg的一只麻袋到对面船上去，结果载重较小的一只船停了下来，另一只船以v8.5 m/s的速度沿原方向航行设两只船及船上的载重量各为m1500 kg，m21000 kg，问在交换麻袋前两只船的速率各为多少？(水的阻力不计)【解析】研究船1和船2投来的麻袋组成的系统，由动量守恒定律：(m1m)v1mv20.研究船2和船1投来的麻袋组成的系统由动量守恒定律：(m2m)v2mv1(m2mm)v解得：v11 m/s，v29 m/s.【例6】(2009南京调研)如图1634所示，光滑水平面上A、B两小车质量都是M，A车头站立一质量为m的人，两车在同一直线上相向运动为避免两车相撞，人从A车跃到B车上，最终A车停止运动，