《2017-2018学年高中物理教科版选修3-5教学案第一章第2节动量含答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理教科版选修3-5教学案第一章第2节动量含答案（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1第 2 节动_量(对应学生用书页码 P4)一、动量的概念1定义物体的质量和速度的乘积。2定义式pmv。3单位在国际单位制中，动量的单位是 kgm/s。4方向动量是矢量，其方向与物体的速度方向相同，动量的运算服从矢量运算。特别提醒 在计算动量时必须规定正方向，与正方向同向为正，与正方向反向为负。二、动量守恒定律1系统相互作用的两个或多个物体组成的整体。2动量守恒定律(1)内容：如果一个系统不受外力或所受合外力为零，这个系统的总动量保持不变。(2)成立条件：系统不受外力或所受合外力为零。(3)两物体在同一直线上运动时，动量守恒表达式：m1v1m2v2m1v1m2v23动量守恒定律的适用范围及意
2、义动量守恒定律既适用于宏观领域，又适用于微观或高速领域，它是自然界中最普遍、最基本的定律之一。1判断：(1)物体的质量越大，动量一定越大。( )(2)物体的速度大小不变，动量可能不变。( )(3)物体动量大小相同，动能一定相同。( )答案：(1) (2) (3)22思考：如图 121 所示，两个穿滑冰鞋的小孩静止在滑冰场上，不论谁推谁，两人都会向相反方向滑去。在互相推动前，两人的动量都为零；由于推力作用，每个人的动量都发生了变化。那么，他们的总动量在推动前后是否也发生了变化呢？提示：系统的总动量守恒，系统内的每个人的动量发生变化，但系统的内力(相互作用力)不会改变系统(两个人)的总动量，推动前
3、、后总动量都为零。(对应学生用书页码 P5)正确理解动量的概念1.动量的瞬时性通常说物体的动量是物体在某一时刻或某一位置的动量，动量的大小可用 pmv 表示。2动量的矢量性动量的方向与物体的瞬时速度的方向相同。有关动量的运算，如果物体在一条直线上运动，则选定一个正方向后，动量的矢量运算就可以转化为代数运算。3动量的相对性物体的动量与参考系的选择有关。选择不同的参考系时，同一物体的动量可能不同，通常在不说明参考系的情况下，物体的动量是指物体相对地面的动量。4动量的变化量是矢量，其表达式 pp2p1为矢量式，运算遵循平行四边形定则，当 p2、p1在同一条直线上时，可规定正方向，将矢量运算转化为代数
4、运算。5动量与速度的关系(1)联系：动量和速度都是描述物体运动状态的物理量，都是矢量，动量的方向与速度的方向相同，pmv。(2)区别：速度描述物体运动的快慢和方向；动量描述运动物体的作用效果。6动量与动能的关系(1)联系：都是描述物体运动状态的物理量，Ek pv，p。p22m122mEk2Ekv(2)区别：动量是矢量，动能是标量；动能从能量的角度描述物体的状态，动量从运动物体的作用效果方面描述物体的状态。动量是矢量，两个物体的动量相等，说明其大小相等，方向也相同。图 12131关于动量的概念，下列说法正确的是( )A动量大的物体惯性一定大B动量大的物体运动一定快C动量相同的物体，运动方向一定相
5、同D动量相同的物体，速度小的惯性大解析：选 CD 动量大的物体，质量不一定大，惯性也不一定大，A 错；同样，动量大的物体，速度也不一定大，B 也错；动量相同指动量的大小和方向均相同，而动量的方向就是物体运动的方向，故动量相同的物体，运动方向一定相同，C 对；动量相同的物体，速度小的质量大，惯性大，D 也对。对动量守恒定律的理解1.研究对象：动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体组成的系统。2对系统“总动量保持不变”的三点理解：(1)系统的总动量是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。(2)系统的总动量保持不变，但系统内每个物体的动量可能在不断变化。(3)系
6、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。3动量守恒定律的“五性”：(1)条件性：应用动量守恒定律时，一定要先判断系统是否满足动量守恒的条件。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。系统受外力作用，但所受合外力为零。系统受外力作用，但外力远远小于系统内各物体间的内力，系统的总动量近似守恒。例如，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。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。(2)矢量性：
7、动量守恒定律的表达式是一个矢量式，其矢量性表现在：系统的总动量在相互作用前后不仅大小相等，而且方向也相同。在求初、末状态系统的总动量 pp1p2和 pp1p2时要按矢量运算法则计算。如果各物体动量的方向在同一直线上，要选取正方向，将矢量运算转化为代数运算。计算时切不可丢掉表示方向的正、负号。(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一参考系，通常为地面。4(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
8、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。如果一个系统满足动量守恒的条件，它的总动量方向是满足守恒条件后的总动量方向。如果受力情况变化，要注意不同受力情况下是否满足守恒条件。2下列说法中正确的是( )A若系统不受外力作用，则该系统的机械能守恒B若系统不受外力作用，则该系统的动量守恒C平抛运动中，物体水平方向不受力，则水平方向的动能不变D平抛运动中，物体水平方向不受力，则水平方向的动量不变解析：选 BD 若有内力做功，则系统机械能不守恒，A 错误；由动量守恒条件知，若系统不受外力作用，则系统动量守恒，B 正确；动能是标量，不能将动能分解，C 错误；动量是矢量，某一
9、方向不受力，该方向上动量不变，D 正确。动量守恒定律的表现形式及解题步骤1.动量守恒定律的不同表现形式(1)pp：系统相互作用前总动量 p 等于相互作用后总动量 p。(2)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与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反。(3)p0：系统总动量增量为零。(4)m1v1m2v2m1v1m2v2：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。2应用动量守恒定律的解题步骤：3在光滑水平面上，一质量为 m、速度大小为 v 的 A 球与质量为 2m 静止的 B 球碰撞5后，A 球的速度方向与碰撞前相反。则碰撞后 B 球的速度大小可能
10、是_。(填选项前的字母)A0.6v B0.4vC0.3v D0.2v解析：选 A 由动量守恒定律得 mvmvA2mvB，规定 A 球原方向为正方向，由题意可知 vA为负值，则 2mvBmv，因此 B 球的速度可能为 0.6v。(对应学生用书页码 P6)对动量守恒条件的理解例 1 如图 122 所示，A、B 两物体的质量 mAmB，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 沿相反方向滑动过程中，下列说法正确的是( )图 122A若 A、B 与 C 之间的摩擦力大小相同，则 A、B
11、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 之间的摩擦力大小不相同，则 A、B 组成的系统动量不守恒，A、B、C 组成的系统动量也不守恒C若 A、B 与 C 之间的摩擦力大小不相同，则 A、B 组成的系统动量不守恒，但A、B、C 组成的系统动量守恒D以上说法均不对解析 当 A、B 两物体组成一个系统时，弹簧的弹力为内力，而 A、B 与 C 之间的摩擦力为外力。当 A、B 与 C 之间的摩擦力等大反向时，A、B 组成的系统所受外力之和为零，动量守恒；当 A、B 与 C 之间的摩擦力大小不相等时，A、B 组成的系统所受外力之和不为零，动量不守恒。而对于 A、B、C 组
12、成的系统，由于弹簧的弹力，A、B 与 C 之间的摩擦力均为内力，故不论 A、B 与 C 之间的摩擦力的大小是否相等，A、B、C 组成的系统所受外力之和均为零，故系统的动量守恒。答案 AC在同一物理过程中，系统的动量是否守恒，与系统的选取密切相关，判断动量是否守恒，首先要弄清所研究的对象和过程，即哪个系统在哪个过程中，常见的判断方法是：(1)分析系统在所经历过程中的受力情况，看合外力是否为零。(2)直接分析系统在某一过程的初、末状态的动量，看它们是否大小相等，方向相同。6对动量守恒定律的理解例 2 (江苏高考)牛顿的自然哲学的数学原理中记载，A、B 两个玻璃球相碰，碰撞后的分离速度和它们碰撞前的
13、接近速度之比总是约为 1516。分离速度是指碰撞后 B对 A 的速度，接近速度是指碰撞前 A 对 B 的速度。若上述过程是质量为 2m 的玻璃球 A 以速度 v0碰撞质量为 m 的静止玻璃球 B，且为对心碰撞，求碰撞后 A、B 的速度大小。解析 设碰撞后两球的速度分别为 v1和 v2，根据动量守恒定律有：2mv02mv1mv2，根据题意有v2v1v01516联立以上两式解得：v1v0，v2v0。17483124答案 v1v0 v2v017483124(1)应用动量守恒定律解题时要充分理解它的同时性、矢量性，且只需抓住始、末状态，无需考虑细节过程。(2)应用动量守恒定律的关键是正确地选择系统和过
14、程，并判断是否满足动量守恒的条件。多个物体组成系统的动量守恒例 3 (山东高考)如图 123，光滑水平直轨道上两滑块 A、B 用橡皮筋连接，A 的质量为 m，开始时橡皮筋松弛，B 静止，给 A 向左的初速度 v0。一段时间后，B 与 A 同向运动发生碰撞并粘在一起。碰撞后的共同速度是碰撞前瞬间 A 的速度的两倍，也是碰撞前瞬间 B 的速度的一半。求：图 123(1)B 的质量；(2)碰撞过程中 A、B 系统机械能的损失。解析 (1)以初速度 v0的方向为正方向，设 B 的质量为 mB，A、B 碰撞后共同速度为v，由题意知：碰撞前瞬间 A 的速度为 ，碰撞前瞬间 B 的速度为 2v，由动量守恒定
15、律得v2m 2mBv(mmB)vv2由式得mB m127(2)从开始到碰后的全过程，由动量守恒定律得mv0(mmB)v设碰撞过程 A、B 系统机械能的损失为 E，则E m( )2 mB(2v)2 (mmB)v212v21212联立式得E mv0216答案 (1) m (2) mv021216善于选择系统和过程是解决这类问题的关键。大体有以下几种情况：(1)有时对系统和过程整体应用动量守恒；(2)有时只对某部分物体应用动量守恒；(3)有时分过程多次应用动量守恒；(4)有时抓住初、末状态动量守恒即可。(对应学生用书页码 P7)1把一支枪水平固定在小车上，小车放在光滑的水平面上，枪发射出一颗子弹时，
16、关于枪、子弹和车，下列说法中正确的是( )A枪和子弹组成的系统动量守恒B枪和车组成的系统动量守恒C三者组成的系统因为子弹和枪筒之间的摩擦力很小，使系统的动量变化很小，可忽略不计，故系统动量近似守恒D三者组成的系统动量守恒，因为系统只受重力和地面支持力这两个外力作用，这两个外力的合力为零解析：选 D 由于枪水平放置，故三者组成的系统除重力和支持力(两外力平衡)外，无其他外力，动量守恒。子弹和枪筒之间的力应为系统的内力，对系统的总动量没有影响，故 C 项错误；分开枪和车，则枪和子弹的系统受到车对其外力作用，车和枪的系统受到子弹对其外力作用，动量都不守恒。2如图 124 所示，一个木箱原来静止在光滑水平面上，木箱
