高中物理第1章碰撞与动量守恒1.3动量守恒定律导学案沪科版选修3_5

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1、学案3　动量守恒定律[学习目标定位]1.在了解系统、内力和外力的基础上理解动量守恒定律.2.能运用牛顿运动定律分析碰撞前后的总动量关系.3.了解动量守恒定律的普适性和牛顿运动定律适用范围的局限性.4.练习用动量守恒定律解决生产、生活中的问题．1．动量是矢量，其表达式p＝mv，动量的方向与物体的速度v方向相同．2．动量定理：物体所受合力的冲量等于物体的动量变化，用公式表示I＝Ft＝Δp.3．系统、内力和外力(1)系统：在物理学中，把几个有相互作用的物体合称为系统．(2)内力：系统内物体间的相互作用力叫做内力．(3)外力：系统外的物体对系统内物体的作用力叫做外力．4．动量守恒定律

2、(1)内容：如果一个系统不受外力，或者所受合外力为零，那么这个系统的总动量保持不变．(2)动量守恒定律的普适性动量守恒定律的适用范围很广，它不仅适用于宏观、低速领域，而且适用于微观、高速领域．动量守恒定律适用于目前为止的一切领域.一、动量守恒定律[问题设计]图1如图1所示，在水平桌面上做匀速运动的两个小球，质量分别为m1和m2，沿着同一直线向相同的方向运动，速度分别是v1和v2，v2>v1.当第二个小球追上第一个小球时两球发生碰撞，碰撞的速度分别为v1′和v2′.试用动量定理和牛顿第三定律推导两球碰前总动量m1v1＋m2v2与碰后总动量m1v1′＋m2v2′的关系．答案　设碰

3、撞过程中两小球间的作用力分别为F1、F2，相互作用时间为t根据动量定理：F1t＝m1v1′－m1v1F2t＝m2v2′－m2v2根据牛顿第三定律，F1＝－F2，则有：m1v1′－m1v1＝m2v2－m2v2′.即有：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.此式表明两个小球在相互作用前的总动量等于相互作用后的总动量．[要点提炼]1．动量守恒定律的数学表达式(1)p＝p′(系统内物体相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p′)(2)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(适用于作用前后都运动的两个物体组成的系统)(3)Δp＝0(系统的总动量增量为零)(4)Δp1＝－Δ

4、p2(系统内两个物体的动量增量大小相等，方向相反)2．动量守恒定律的研究对象两个或两个以上的物体组成的系统．3．动量守恒条件(1)系统不受外力或系统所受合外力为零．(2)系统所受合外力虽不为零，但系统所受外力远远小于内力，如碰撞问题中的摩擦力、爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力小得多，此时外力可以忽略不计．(3)系统所受合外力虽不为零，但在某个方向上的分量为零，则在该方向上系统的总动量的分量保持不变．例1　光图2滑水平面上A、B两小车间有一弹簧，如图2所示，用手抓住两小车并将弹簧压缩后使小车均处于静止状态．将两小车及弹簧看做一个系统，下列说法正确的是(　　)A．两手同时

5、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，后放开右手，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　A项，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，即系统的总动量始终为零．B项，先放开左手，再放开右手后，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．C项，先放开左手，系统在右手作用下，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．D项，无论何时放开手，只要是两手都放开就

6、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，那么作用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也是守恒的，但不为零．答案　ACD针对训练　试判断下列作用过程中系统的动量是否守恒？A．如图3(a)所示，水平地面上有一大炮，斜向上发射一枚弹丸的过程；B．如图3(b)所示，粗糙水平面上有两个物体压紧它们之间的一根轻弹簧，在弹簧弹开的过程中；C．如图3(c)所示，光滑水平面上有一斜面体，将另一物体从斜面体的顶端释放，在物体下滑的过程中；图3答案　A．系统动量不守恒，但水平方向动量守恒．B．无法判断．C．系统动量不守恒，但水平方向动

7、量守恒．解析　对于(a)来说，大炮发射弹丸的过程中，弹丸加速上升，系统处于超重状态，地面对于系统向上的支持力大于系统的重力，所以系统在竖直方向动量不守恒，在水平方向上系统受到的地面给炮身的阻力远小于火药爆炸发过程中的内力，故系统在水平方向上动量守恒．对于(b)来说，在弹簧弹开的过程中，地面给两物体的摩擦力方向相反且是外力，若两个摩擦力大小相等，则系统无论在水平方向还是在竖直方向上所受合外力都为零，则系统动量守恒；若两个物体受到的摩擦力大小不相等，则系统动量不守恒．对于(c)来说，物体在斜面体上加速下滑的