1.3动量守恒定律（学案）-高中物理人教版（2019）选择性必修第一册

第一章 第3节 动量守恒定律
学习目标
1.了解动量守恒定律的普遍适用性和牛顿运动定律适用范围的局限性。
2.深刻理解动量守恒定律，能用动量守恒定律解决生产、生活中的问题。
3.知道求初、末动量不在一条直线上的动量变化的方法。
重点难点
1.在了解系统、内力和外力的基础上，认识和理解动量守恒定律。
2.深刻理解动量守恒定律，能用动量守恒定律解决生产、生活中的问题。
3.能运用牛顿第二定律和牛顿第三定律分析碰撞现象，导出动量守恒的表达式。
自主探究
一、系统、内力、外力
1．系统
相互作用的两个或多个物体组成的整体．
2．内力
系统内部物体间的相互作用力．
3．外力
系统以外的物体对系统以内的物体的作用力．
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零，这个系统的总动量保持不变．
2．表达式
对两个物体组成的系统，常写成：p1＋p2＝p1′＋p2′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.
3．适用条件
系统不受外力或者所受外力的矢量和为零．
课堂小测
(1)对于由几个物体组成的系统，物体所受的重力为内力． (×)
(2)某个力是内力还是外力是相对的，与系统的选取有关． (√)
(3)一个系统初、末状态动量大小相等，即动量守恒． (×)
(4)只要合外力对系统做功为零，系统动量就守恒． (×)
(5)系统动量守恒也就是系统的动量变化量为零． (√)要
要点探究
1.理想守恒:系统内的任何物体都不受外力作用，这是一种理想化的情形。
（1）如天空中两星球的碰撞、微观粒子间的碰撞都可视为这种情形。
（2）系统虽然受到了外力的作用，但所受合外力都为零，像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形，两物体所受的重力和支持力的合力为零。
2.近似守恒:系统受到的合外力不为零，但当内力远大于外力时，外力可忽略，系统的动量也视为守恒。如抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间，火药施加的作用力远大于其重力，重力完全可以忽略不计，动量视为守恒;两节火车车厢在铁轨上相碰时，在碰撞瞬间，车厢间的作用力远大于铁轨给车厢的摩擦力，动量视为守恒。
3.分方向守恒：系统所受的合外力不为零，即，但在某一方向上合外力为零（或），则系统在该方向上动量守恒。
4．动量守恒定律的“五性”
五性 具体内容
系统性 研究对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统
相对性 应用时，系统中各物体在相互作用前后的动量，必须相对于同一惯性系，通常均为对地的速度
瞬时性 公式中，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，不同时刻的动量不能相加
矢量性 对于作用前后物体的运动方向都在同一直线上的问题，应先选取正方向，凡是与选取的正方向一致的动量为正值，相反的为负值
普适性 动量守恒定律不仅适用于低速宏观物体组成的系统，而且适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统
5. 动量守恒定律与机械能守恒定律的比较
方法探究
1.判断系统动量是否守恒的方法
(1)直接分析系统在所研究的过程中始、末状态的动量，分析动量是否守恒．
(2)分析系统在所研究的过程中的受力情况，看系统的受力情况是否符合动量守恒的条件．
2．应用动量守恒定律的解题步骤
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随堂训练
1.如图所示的装置中，木块与水平桌面间的接触是光滑的，子弹沿水平方向射入木块后留在木块内，并将弹簧压缩到最短．现将子弹、木块和弹簧合在一起作为研究对象（系统），则此系统在从子弹开始射入木块到弹簧压缩至最短的整个过程中( )
A．动量守恒、机械能守恒 B．动量不守恒、机械能不守恒
C．动量守恒、机械能不守恒 D．动量不守恒、机械能守恒
2.在用气垫导轨“验证动量守恒定律”时，不需要测量的物理量是( )
A.滑块的质量 B.挡光的时间 C.挡光片的宽度 D.光电门的高度
3.关于系统动量守恒的条件,下列说法正确的是( )
A.只要系统内存在摩擦力,系统动量就不可能守恒
B.只要系统中有一个物体具有加速度,系统动量就不守恒
C.只要系统所受的合外力为零,系统动量就守恒
D.系统中所有物体的加速度为零时,系统的总动量不一定守恒
4.如图所示,质量为M的小车静止在光滑的水平地面上,车内有一质量为m的小物块。现使小物块获得向右的初速度v0,小物块与车厢壁来回碰撞多次后静止在车厢中,这时车厢的速度( )
A.v0,水平向右
B.0
C. ,水平向右
D. ,水平向左
5.一颗水平飞来的子弹射入一个原来悬挂在天花板下静止的沙袋并留在其中和沙袋一起上摆，关于子弹与沙袋组成的系统，下列说法正确的是( )
A.子弹射入沙袋的过程中系统动量和机械能都守恒
B.子弹射入沙袋的过程中系统动量和机械能都不守恒
C.共同上摆阶段动量守恒，机械能不守恒
D.共同上摆阶段动量不守恒，机械能守恒
答案以及解析
1.答案：C
解析：从子弹开始射入木块到子弹与木块的作用刚好结束的整个过程中，子弹与木块组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，在此过程中系统要克服阻力做功，机械能减少，机械能不守恒。
2.答案：D
解析：在设计实验进行“验证动量守恒定律”时，需要探究的是滑块自身的物理量（如质量、速度）之间的关系，滑块的质量需要测量，为了获得滑块的速度，挡光片的宽度和挡光的时间也需要测量，而光电门的高度与碰撞的滑块无关，不需要测量，选项D正确。
3.答案：C
解析：根据动量守恒条件可知A、B均错误;由动量守恒的条件知C正确;D中所有物体加速度为零时,各物体速度恒定,动量恒定,总动量一定守恒.
4.答案：C
解析：试题分析:以物体与车厢组成的系统为研究对象,由动量守恒定律可得:,最终车的速度,方向与的速度相同,水平向右;故选C。
5.答案：D
解析：子弹和沙袋组成的系统，在子弹射入沙袋的过程中，子弹和沙袋在水平方向的动量守恒，但机械能不守恒，共同上摆过程中动量不守恒，机械能守恒，选项D正确。
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