《2017-2018学年高中物理 第十六章 运量守恒定律 第3节 动量守恒定律教师用书 新人教版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 第十六章 运量守恒定律 第3节 动量守恒定律教师用书 新人教版选修3-5（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3节动量守恒定律1.理解系统、内力、外力的概念2.知道动量守恒定律的内容及表达式，理解其守恒的条件，知道其普遍的意义3.会用动量守恒定律解决实际问题 一、系统内力和外力1系统：相互作用的两个(或多个)物体组成一个整体2内力：系统内物体间的相互作用力3外力：系统外的物体对系统内的物体的作用力如图所示，光滑水平面上有一质量为m1的小车A ，其上面有一个质量为m2的物体B正在沿粗糙曲面下滑以A和B两个物体为系统，试分析系统的内力和外力分别是哪些力？提示：B和A之间的作用力是系统内的物体之间的相互作用力，是内力具体地说，A对B的弹力和摩擦力以及B对A的反作用力(压力和摩擦力)是内力地球是系统外的物体
2、，因此，地球施于A和B的重力以及地面对A的弹力是外力二、动量守恒定律1内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变，这就是动量守恒定律2表达式：pp(系统相互作用前后总动量p、p相等)3成立条件(1)系统不受外力；(2)系统所受外力之和为零4适用范围(1)相互作用的物体无论是低速还是高速运动；无论是宏观物体还是微观粒子，动量守恒定律都适用(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一切领域(1)一个系统初、末状态动量大小相等，即动量守恒()(2)两个做匀速直线运动的物体发生碰撞，两个物体组成的系统动量守恒()(3)系统动量守恒也就是系统
3、的动量变化量为零()提示：(1)(2)(3)知识点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力学系统2动量守恒定律的成立条件(1)系统不受外力或所受合外力为零(2)系统受外力作用，但内力远远大于合外力此时动量近似守恒(3)系统所受到的合外力不为零，但在某一方向上合外力为零(或某一方向上内力远远大于外力)，则系统在该方向上动量守恒3动量守恒定律的性质(1)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，并先选定正方向，确定各速度的正、负(表示方向)后，才能用代数方法运算(2)相对性速度具有相对性，公式中的v1、v2、v1和v2应是相对同一参考系的速度，一般取相对
4、地面的速度(3)同时性相互作用前的总动量，这个“前”是指相互作用前同一时刻，v1、v2均是此时刻的瞬时速度；同理，v1、v2应是指相互作用后同一时刻的瞬时速度(多选)在光滑水平面上，A、B两小车中间有一弹簧，如图所示用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态，将两小车及弹簧看做一个系统，下列说法中正确的是()A两手同时放开后，系统总动量始终为零B先放开左手，再放开右手后，动量不守恒C先放开左手，再放开右手后，总动量向左D无论何时放手，两手放开后，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)，故动量守恒，
5、即系统的总动量始终为零，A对；先放开左手，再放开右手后，是指两手对系统都无作用力之后的那一段时间，系统所受合外力也为零，即动量是守恒的，B错；先放开左手，系统就在右手作用下，产生向左的冲量，故有向左的动量，再放开右手后，系统的动量仍守恒，即此后的总动量向左，C对；其实，无论何时放开手，只要是两手都放开就满足动量守恒的条件，即系统的总动量保持不变若同时放开，那么放手后系统的总动量就等于放手前的总动量，即为零；若两手先后放开，那么两手都放开后的总动量就与放开最后一只手后系统所具有的总动量相等，即不为零，D对答案ACD系统动量守恒的判定方法(1)分析动量守恒时研究对象是系统，分清外力与内力(2)研究
6、系统受到的外力矢量和(3)外力矢量和为零，则系统动量守恒；若外力在某一方向上合力为零，则在该方向上系统动量守恒(4)系统动量严格守恒的情况很少，在分析具体问题时要注意把实际过程理想化. 1.(多选)如图所示，上表面相平的A、B两木块紧靠在一起且静止于光滑水平面上，木块C以一定的初速度v0从木块A的左端开始在其表面上向右滑行，最后停在木块B的右端对此过程，下列说法正确的是()A当C在A上滑行时，A、C组成的系统动量守恒B当C在B上滑行时，B、C组成的系统动量守恒C无论C是在A上滑行还是在B上滑行，A、B、C三物块组成的系统都动量守恒D当C在A上滑行时，A、B间的作用力对A、C组成的系统是外力，对
7、A、B、C三物块组成的系统则是内力解析：选BCD.当C在A上滑行时，若以A、C为系统，B对A、C系统的作用力为外力且不等于0，故系统动量不守恒，若以A、B、C三物块为系统，A、B间的作用力则为内力，选项A错误，选项D正确；当C在B上滑行时，A、B已脱离，以B、C为系统，沿水平方向不受外力作用，故系统动量守恒，选项B正确；若将A、B、C三物块视为一系统，则无论C在A上滑行还是在B上滑行，沿水平方向都无外力作用，系统都动量守恒，选项C正确知识点二动量守恒定律的应用 1动量守恒定律的常用表达式(1)pp或m1v1m2v2m1v1m2v2(系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p，大小相等，方
8、向相同)(2)p1p2或m1v1m2v2(系统内一个物体的动量变化量与另一物体的动量变化等大反向)(3)ppp0(系统总动量的变化量为零)2解题步骤(1)确定相互作用物体所组成的系统为研究对象(2)分析研究对象所受的外力(3)判断系统是否符合动量守恒的条件(4)规定正方向，确定初、末状态动量的正、负号(5)根据动量守恒定律列式求解系统动量严格守恒质量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？解析碰撞过程中，两小球组成的系统所受合外力为零，
9、动量守恒设向右为正方向，则各小球速度为v130 cm/s，v210 cm/s；v20.由动量守恒定律列方程m1v1m2v2m1v1m2v2，代入数据解得v120 cm/s.故小球m1碰后的速度的大小为20 cm/s，方向向左答案20 cm/s方向向左系统动量近似守恒如图所示，游乐场上，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设甲同学和他的车的总质量为150 kg，碰撞前向右运动，速度的大小为4.5 m/s；乙同学和他的车的总质量为200 kg，碰撞前向左运动，速度的大小为3.7 m/s.求碰撞后两车共同的运动速度碰碰车的碰撞示意图解析本题的研究对象为两辆碰碰车(包括驾车的同
10、学)组成的系统，在碰撞过程中此系统的内力远远大于所受的外力，外力可以忽略不计，满足动量守恒定律的适用条件设甲同学的车碰撞前的运动方向为正方向，他和车的总质量m1150 kg，碰撞前的速度v14.5 m/s；乙同学和车的总质量m2200 kg，碰撞前的速度v23.7 m/s.设碰撞后两车的共同速度为v，则系统碰撞前的总动量为：pm1v1m2v21504.5 kgm/s200(3.7) kgm/s65 kgm/s.碰撞后的总动量为p(m1m2)v.根据动量守恒定律可知pp，代入数据解得v0.186 m/s，即碰撞后两车以v0.186 m/s的共同速度运动，运动方向向左答案0.186 m/s，方向向
11、左系统动量在某一方向上守恒光滑水平面上放着一质量为M的槽，槽与水平面相切且光滑，如图所示，一质量为m的小球以速度v0向槽运动，若开始时槽固定不动，求小球上升的高度(槽足够高)；若槽不固定，则小球又上升多高？思路点拨(1)槽固定时，小球的机械能守恒；槽不固定时，小球和槽组成系统的机械能守恒，且水平方向上动量守恒(2)小球上升到最高点时，与槽速度相同解析槽固定时，设球上升的高度为h1，由机械能守恒得mgh1mv解得h1.槽不固定时，设球上升的最大高度为h2，此时两者速度为v.由水平方向上动量守恒得mv0(mM)v由机械能守恒得mv(mM)v2mgh2解得槽不固定时，小球上升的高度h2.答案 应用动
12、量守恒定律注意的事项在应用动量守恒定律时，一定要注意守恒的条件，不要盲目使用，注意选好研究对象及其作用的方向，也许整个系统动量不守恒，但在某一个方向上动量是守恒的知识点三多物体系统动量守恒 一个系统如果满足动量守恒条件，并且由两个以上的物体构成，在对问题进行分析时，既要注意系统总动量守恒，又要注意系统内部部分物体动量守恒注重系统内部分物体动量守恒分析，又可以使求解突破关键的未知量，增加方程个数，为问题的最终解答铺平道路解决问题时应注意：(1)正确分析作用过程中各物体状态的变化情况，建立运动模型(2)分清作用过程中各个阶段和联系阶段的状态量(3)合理地选取研究对象，既要符合动量守恒的条件，又要方
13、便解题如图所示，在光滑的水平面上有两个并排放置的木块A和B，已知木块A、B的质量分别为mA500 g、mB300 g有一个质量为80 g的小铁块C以25 m/s的水平初速度开始在A表面滑动由于C与A、B之间有摩擦，铁块最后停在B上，B和C一起以2.5 m/s的速度共同前进求：(1)木块A的最后速度vA；(2)C在离开A时的速度vC.思路点拨(1)本题的物理过程可分为两个阶段，即C分别在A、B上滑动的阶段(2)本题求解的一个关键是确定C离开A时A、B的速度相同解析(1)取A、B、C三个物体组成的系统为研究对象系统所受到的合外力为零，系统动量守恒，则mCvCmAvA(mBmC)v.代入已知数据解得
14、vA m/s2.1 m/s.(2)铁块C离开A滑到B上时，木块A和B具有相同的速度vA.仍对A、B、C组成的系统应用动量守恒定律得mCvCmCvC(mAmB)vA.解得vC m/s4 m/s.答案(1)2.1 m/s(2)4 m/s应用动量守恒定律解决多物体、多过程问题的关键是正确划分过程与合理选择研究系统有的过程选部分物体为研究系统，有的过程需要选取全部物体为研究系统2.光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为mA3m、mBmCm，开始时B、C均静止，A以初速度v0向右运动，A与B碰撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与B间的距离保持不变求B与C碰撞前B的速度大小解析：法一：把A、B、C看成一个系统，整个过程中由动量守恒定律得mAv0(mAmBmC)vB、C碰撞过程中由动量守恒定律mBvB(mBmC)v联立解得vBv0.法二：设A与B碰撞后，A的速度为vA，B与C碰撞前B的速度为vB，B与C碰撞后粘在一起的速度为v，由动量守恒定律得对A、B木块：mAv0mAvAmBvB对B、C木块：mBvB(mBmC)v由题意A与B间的距离保持不变可知vAv联立式，代入数据得vBv0.答案：v0典型问题动量守恒中的临界极值问题如图所示，
