高中物理鲁科版 (2019)选择性必修 第一册第1章 动量及其守恒定律第2节 动量守恒定律及其应用优秀学案设计

1.2动量守恒定律

【学习目标】

（1）能运用牛顿第二定律和牛顿第三定律分析碰撞，导出动量守恒的表达式；

（2）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；

（3）加深对动量守恒定律的理解，进一步练习用动量守恒定律解决生产、生活中的问题。

（4）知道求初、末动量不在一条直线上的动量变化的方法。

【新课讲授】

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

证明：

1、内容：如果一个系统_________，或者__________的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。

2、动量守恒的条件：

（1）系统______________外力作用或者系统受外力作用但合外力__________。

（2）系统的内力远远大于外力（如：爆炸）；

（3）系统在某一方向上符合以上的某一条件，则系统在该方向上动量守恒。

三、动量守恒定律与牛顿运动定律

1、动量守恒定律与牛顿运动定律在研究碰撞问题时结论相同，以水平光滑桌面上两个小球的碰撞为例：动量守恒定律认为：两个小球组成的系统所受合外力__________，这个系统的总动量__________。牛顿运动定律认为：碰撞中的每个时刻都有F1=-F2，所以，m1a1=-m2a2，所以m1(v1’-v1)/∆t=-m2(v2’-v2) /∆t,即m1v1+m2v2=____________.

2、动量守恒定律和牛顿运动定律两种解题方法的对比：牛顿运动定律解决解决问题要涉及______过程中的力，当力的形式很复杂，甚至是变化的时候，解起来很复杂，甚至不能求解。动量守恒定律只涉及过程__________两个状态，与过程中受力的细节__________。问题往往能大大简化。

四、动量守恒定律的普适性

1、动量守恒定律既适用于低速运动，也适用于______________运动，既适用于宏观物体，也适用于_____________。

2、动量守恒定律是一个独立的实验规律，它适用于目前为止物理学研究的______________领域。

【典型例题】

【例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，关于枪、弹、车，下列说法正确的是（    ）

A．枪和弹组成的系统，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，因为枪弹和枪筒之间的摩擦力很小，使系统的动量变化很小，可以忽略不计，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

【变式1】木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上。在b上施加水平向左的力F使弹簧压缩，如图所示。当撤去外力F后，下列说法中正确的是　(　　)

A．a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统动量守恒  

B．a尚未离开墙壁前，a和b组成的系统动量不守恒

C．a离开墙壁后，a、b组成的系统动量守恒       

D．a离开墙壁后，a、b组成的系统动量不守恒

【例2】在列车编组站里，一辆m1=1.8×104kg的货车在平直轨道上以υ1=2m/s的速度运动，碰上一辆m2=2.2×104kg的静止的货车，它们碰撞后结合在一起继续运动。求货车碰撞后的速度。

【变式2-1】小车质量为200kg，车上有一质量为50kg的人。小车以5m/s的速度向东匀速行使，人以1m/s的速度相对地面向后跳离车子，求：人离开后车的速度。

【变式2-2】总质量为M的列车以匀速率v0在平直的轨道上行驶，各车厢受的阻力都是车重的k倍，与车速无关.某时刻列车后面重量为m的车厢脱了钩而机车的牵引力未变，问脱钩的车厢刚停下的瞬间，前面列车的速度为多少？

【例3】如图所示，质量为m的重锤从高h处自由下落，打在质量为M的木桩上，重锤与木桩会一起下沉，求二者一起开始下沉时的速度．

【变式3】如图所示,一颗质量为m、速度为v0的子弹竖直向上射穿质量为M的木块后继续上升,子弹从射穿木块到再回到原木块处所经过的时间为T.那么当子弹射穿木块后,求木块上升的最大高度。

【例4】水平轨道上放置一门质量为M的炮车，其发射的炮弹的质量为m，炮车与轨道间的摩擦力不计。当炮车与水平方向成θ角发射炮弹时，炮弹相对地面的速度为v0，求炮车后退的速度。

【巩固训练】

1．在光滑水平面上A、B两小车中间有一弹簧，如图3－1所示，用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态。将两小车及弹簧看做一个系统，下面说法正确的是(　　)

A．两手同时放开后，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，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零

2．一辆平板车停止在光滑水平面上，车上一人(原来也静止)用大锤敲打车的左端，如图3－2所示，在锤的连续敲打下，这辆平板车将(　　)

A．左右来回运动　　　　B．向左运动

C．向右运动            D．静止不动

3．如图3－4所示，小车在光滑的水平面上向左运动，木块水平向右在小车的水平车板上运动，且未滑出小车，下列说法中正确的是(　　)

A．若小车的动量大于木块的动量，则木块先减速再加速后匀速

B．若小车的动量大于木块的动量，则小车先减速再加速后匀速

C．若小车的动量小于木块的动量，则木块先减速后匀速

D．若小车的动量小于木块的动量，则小车先减速后匀速

4．甲、乙两人站在光滑的水平冰面上，他们的质量都是M，甲手持一个质量为m的球，现甲把球以对地为v的速度传给乙，乙接球后又以对地为2v的速度把球传回甲，甲接到球后，甲、乙两人的速度大小之比为(　　)

A.     B.     C.      D.

5．如图3－5所示，在光滑水平面上，有一质量为M＝3 kg的薄板和质量m＝1 kg的物块，都以v＝4 m/s的初速度朝相反的方向运动，它们之间有摩擦，薄板足够长，当薄板的速度为2.4 m/s时，物块的运动情况是(　　)

A．做加速运动 

B．做减速运动

C．做匀速运动 

D．以上运动都有可能

6．两磁铁各放在一辆小车上,小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动.已知甲车和磁铁的总质量为0.5 kg,乙车和磁铁的总质量为1.0 kg.两磁铁的N极相对,推动一下,使两车相向运动.某时刻甲的速率为2 m/s,乙的速率为3 m/s,方向与甲相反.两车运动过程中始终未相碰.求:

（1）两车最近时,乙的速度为多大?

（2）甲车开始反向运动时,乙的速度为多大?

参考答案：

例1AD    变式1  BC

例2   0.9m/s    变式2-1  1.5m/s   变式2-2 

例3        变式3  

例4

巩固训练

1. ACD
2. A
3. AC
4. D
5. B
6.           2m/s