人教版高三物理动量守恒定律及其应用知识精讲

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1、高三物理动量守恒定律及其应用知识精讲一.本周教学内容：动量守恒定律及其应用（一）动量守恒定律研究对象：系统动量守恒条件：系统不受外力，或合外力为零；一般研究问题，如果相互作用的内力比外力大很多，则可认为系统动量守恒；根据力的独立作用原理，如果在某方向上合外力为零，则在该方向上动量守恒。动量守恒定律：相互作用的物体，如果不受外力作用，或它们所受的外力之和为零，它们的总动量保持不变。数学公式表达为p=p’系统相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量,或Δp1=-Δp2相互作用的两个物体组成的系统，两物体动量的增量大小相等方向相反.或Δp=0,系统总动量的变化为零注

2、意：“守恒”定律的研究对象为一个系统,上式均为矢量运算,一维情况可用正负表示方向。注意：把握变与不变的关系，相互作用过程中，每一个参与作用的成员的动量均可能在变化着,但只要合外力为零，各物体动量的矢量和总保持不变。注意：各状态的动量均为对同一个参照系的动量.而相互作用的系统可以是两个或多个物体组成。（二）怎样判断系统动量是否守衡？把握守恒条件守恒条件对内力的性质没有任何限制，可以是电场力、磁场力、核力等等。对系统状态没有任何限制，可以是微观、高速系统，也可以是宏观、低速系统。而力的作用过程可以是连续的作用，可以是间断的作用，如二人在光滑平面上的抛接球过程。问题

3、1：一个小孩在一个纸盒里玩耍，突然想去取旁边桌上的水果，但是他不容许离开纸盒，那么他能不能既不离开纸盒又由能达到目的呢？问题2：一个飞行员跳伞后，落在一个湖的光滑水平冰面上，他在没有任何外援的情况下，能否得救？分析解答：1.小孩不能自己推纸盒运动，但他可以想方设法将内力转化为外力，他竖直向上跳起来，在空中用脚踢纸盒，纸盒在力作用下向前滑动（这时人不在纸盒内），人落在纸盒的后部，人如法操作，直到纸盒运动到目的地，就像在冰面上两个运动员在花样表演时互相推动，彼此获得速度而分离一样，如图1所示。用动量的观点分析：系统：人和纸盒，人在跳起过程中，与纸盒作用时，水平方向

4、内力比纸盒受到的外力大得多，可以近似看成合外力为0，动量守恒，纸盒获得的动量与人的动量大小相等方向相反。2.飞行员可以将他的随身物品用力抛出，在他对物体施加作用力的同时，自己获得反作用力，在相反方向上获得加速度，之后获得速度离开冰面。人和物体：水平方向合外力为0，系统动量守恒。问题3：运动员用球棒击球的过程中，取运动员、球棒、球为一个系统，系统动量是否守恒？分析解答：运动员手与球棒的作用、球棒与球的作用都是内力，球受重力为外力，但在击球过程中，内力比重力大得多，可以不计球的重力。但是运动员脚与地面之间，在击球的过程中存在静摩擦力作用，此力为外力，系统受合外力不

5、为0，动量不守恒。从状态考察，初状态，人、球棒动量为0，球具有水平向左的动量，作用后人和球棒还是静止，球在反向飞回，系统作用前后动量发生了变化。动量变化的原因就是外力的冲量作用。问题4：如图2所示，一个沙箱摆静止在平衡位置，一颗子弹水平飞来，射入沙箱后与沙箱保持相对静止，整体上摆，分析运动过程中系统动量是否守恒？分析解答：子弹速度很大，在射入沙箱过程中，子弹与沙箱作用时间非常短，在这样短的时间内，可以认为沙箱没有位移，水平方向合外力为0，或可以认为它们之间的内力远大于外力，可以忽略外力，所以在子弹射入沙箱过程系统动量守恒。整体上摆，受绳的拉力和重力，合外力不为

6、0，系统动量不守恒。问题5：在光滑的水平面上有一辆平板车，一个人站在平板车上，用一个大锤子打击车的左端，如图3所示，在锤的连续敲打下，这辆平板车能否持续地向右运动？说明你的回答的理由。分析解答：人、锤和车系统，人、锤、车之间的相互作用是系统的内力，系统水平方向受合外力为0，水平方向总动量守恒。系统的初动量为0，如果系统在相互作用过程中可以持续向右运动，那么系统的总动量就不为0，这违背动量守恒定律，这是不可能的。所以平板车不能持续向右运动。实际上当锤如图那样打下去时，锤头向右运动，这时车向左运动。当人开始举起锤头时，锤头向左运动，车就向相反方向运动。车与锤头的运

7、动方向总是反向的，锤头不动时，车也停止运动。这里根据动量守恒采取了反证法分析解决问题，这种方法在解决某些难点课题时非常有效，我们应学习应用。本题系统的动量实际上是不守恒的，锤头的动量在竖直方向是变化着的，竖直方向系统一直处于超重和失重状态，仅仅是水平方向合外力为0，水平方向动量守恒。（三）动量守恒定律的应用动量守恒定律应用的一个重要方面是研究“碰撞”问题。问题：实际生活、生产、科学实验中，那些情况可以看成是碰撞问题呢？汽车与汽车的碰撞，火车挂接车厢，台球的碰撞，核反应过程中，粒子之间的碰撞如正负离子的对撞机中粒子的碰撞，中子与原子核的碰撞，ɑ粒子与电子的碰撞等

8、。碰撞问题的特点：作用时间非常的短暂，