高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册3 动量守恒定律学案设计

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能在一维情况下，两物体的相互作用情境中由牛顿定律及动量定理推导出动量守恒定律。
理解并掌握定内容及定律成立条件，了解定律的几种数学表达式。
【重点】理解动量守恒成立的条件及定律的表达式的推导及应用。
【难点】理解动量守恒的物理内涵，动量守恒定律方程的矢量性，应用动量守恒定律解决问题。

一、系统 内力和外力
1、系统：____________的两个或几个物体组成一个系统。
2、内力：系统______物体间的相互作用力叫做内力。
3、外力：系统____________物体对系统______物体的作用力叫做外力。
二、动量守恒定律
【合作探究】完成下面练习。
碰撞过程
如图所示，在水平桌面上做匀速运动的两个物块，质量分别是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，且v2>v1。当第二个小球追上第一个小球时两球碰撞。碰撞后的速度分别是v1′和v2′。碰撞过程中第一个球所受另一个球对它的作用力是F1，第二个球所受另一个球对它的作用力是F2。
F1
F2
A
v1'
m1
B
v2'
m2
B
v2
m2
A
v1
m1
m1
m2
推导过程：
根据牛顿第二定律，碰撞过程中两球的加速度分别是：_____________ ，_________
根据牛顿第三定律，F1与F2大小__________ ，方向__________ ，即___________
所以有：_______________
碰撞时两球之间力的作用时间很短，用△t表示。这样，加速度与碰撞前后速度的关系就是：
_____________ ，________________
把加速度的表达式代入 _______________ ，移项后得到：__________________
上式的物理意义是：________________________
结论：从上面的分析还可以看出，两个物体碰撞过程中的每个时刻都有 _____________ ，因此上面结论对过程中的任意两时刻的状态________也就是说，系统的动量在整个过程中一直_________ 。因此，我们才说这个过程中动量是___________的。
1.内容：如果一个系统____________，或者________________________，这个系统的总动量保持不变.
2.动量守恒定律成立的条件：
①系统不受________或者所受外力的合力为零。
②系统外力远________内力时，外力的作用可以忽略，系统的动量守恒。
③系统在某个方向上的__________为零时，系统在该方向上动量守恒。
3.动量守恒定律的表达式：
①m1v1＋m2v2＝______________(作用前后动量相等)。
②Δp＝________(系统动量的增量为零)。
③Δp1＝－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)。
4. 对系统“总动量保持不变”的理解
①系统在整个过程中任意两个时刻的__________都相等，不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等。
②系统的总动量保持不变，但系统内每个物体的动量可能都在不断变化。
③系统的总动量指系统内各物体动量的__________，总动量不变指的是系统的________的大小和方向都不变。
三、动量守恒定律与牛顿运动定律两种解题方法的对比
(1)应用过程：牛顿定律涉及碰撞过程中的力，而动量守恒只涉及________两个状态，与过程中力的细节______。
(2)当力的形式很复杂，甚至是变化的时候，应用牛顿运动定律解决起来很复杂，甚至不能求解，此情况下应用动量守恒定律来解决可使问题大大简化。
1. 关于动量守恒的条件，正确是（ ）
A．只要系统内存在摩擦力，动量不可能守恒
B．只要系统内某个物体做加速运动，动量就不守恒
C．只要系统所受合外力恒定，动量守恒
D．只要系统所受外力的合力为零，动量守恒
2. 一小型爆炸装置在光滑、坚硬的水平钢板上发生爆炸，所有碎片均沿钢板上方的倒圆锥面(圆锥的顶点在爆炸装置处)飞开．在爆炸过程中，下列关于爆炸装置的说法中正确的是( )
A．总动量守恒
B．机械能守恒
C．水平方向动量守恒
D．竖直方向动量守恒
3. 如图所示将一光滑的半圆槽置于光滑水平面上，槽的左侧有一固定在水平面上的物块．今让一小球自左侧槽口A的正上方从静止开始落下，与圆弧槽相切自A点进入槽内，则以下结论中正确的是（ ）
A．小球在半圆槽内运动的全过程中，只有重力对它做功
B．小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒
C．小球离开C点以后，将做竖直上抛运动
D．小球自半圆槽的最低点B向C点运动的过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒
4. 如图所示，一小车停在光滑水平面上，车上一人持枪向车的竖直挡板连续平射，所有子弹全部嵌在挡板内没有穿出，当射击持续了一会儿后停止，则小车
A．速度为零
B．将向射击方向作匀速运动
C．将向射击相反方向作匀速运动
D．无法确定
5. 人的质量m＝60kg，船的质量M＝240kg，人水平从船上向岸上跳。若船用缆绳固定，船离岸1.5m时，人可以跃上岸。若撤去缆绳，如图所示，人要安全跃上岸，船离岸至多为（不计水的阻力，两次人消耗的能量相等，两次从离开船到跃上岸所用的时间相等）（ ）
A．1.5mB．1.2mC．1.34mD．1.1m
6.在光滑的水平面上，一个质量为2kg的物体A与另一物体B发生正碰，碰撞时间不计，两物体的位置随时间变化规律如图所示，以A物体碰前速度方向为正方向，下列说法正确的是（ ）
A．碰撞后A的动量为6kg﹒m/s
B．碰撞后A的动量为2kg﹒m/s
C．物体B的质量为2kg
D．碰撞过程中合外力对B的冲量为6N﹒s
7.如图所示，小明站在静止在光滑水平面上的小车上用力向右推静止的木箱，木箱最终以速度v向右匀速运动．已知木箱的质量为m，人与车的总质量为2m，木箱运动一段时间后与竖直墙壁发生无机械能损失的碰撞，反弹回来后被小明接住．求：
(1)推出木箱后小明和小车一起运动的速度v1的大小；
(2)小明接住木箱后三者一起运动的速度v2的大小。
8. 光滑水平轨道上有三个木块A、B、C，质量分别为mA:mB:mC=3:2:1，开始时B、C均静止，A以初速度v0向右运动，A与B相撞后分开，B又与C发生碰撞并粘在一起，此后A与BC间的距离保持不变．求：B与C碰撞前B的速度大小。
1. D 2. C 3. D 4. A 5. C 6. BD 7. ①；②
①取向左为正方向，由动量守恒定律有：0=2mv1-mv
得
②小明接木箱的过程中动量守恒，有mv+2mv1=（m+2m）v2
解得
8. vB=34v0
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：mAv0=mAvA+mBvB…①
对B、C木块：mBvB=（mB+mC）v…②
由A与B间的距离保持不变可知
vA=v…③
联立①②③式，代入数据得vB=v0
答：B与C碰撞前B的速度大小是v0．