第3課動量守恒定律高二物理學(xué)與練（人教版2019）（原卷版）

第3課動量守恒定律學(xué)習(xí)目標學(xué)習(xí)目標課程標準學(xué)習(xí)目標通過理論推導(dǎo)和試驗，理解動量守恒定律，能用其解釋生產(chǎn)生活中的有關(guān)現(xiàn)象。1．理解動量守恒定律的條件2．會運用動量守恒定律解決實際問題3．動量守恒定律的普遍性002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)〔一〕課前閱讀：1.如下圖，大路上三輛汽車發(fā)生了追尾事故．假如將甲、乙兩輛汽車看做一個系統(tǒng)，丙車對乙車的作用力是內(nèi)力，還是外力？假如將三輛汽車看成一個系統(tǒng)，丙車對乙車的作用力是內(nèi)力還是外力？2.如下圖，水平桌面上的兩個小球，質(zhì)量分別為m1和m2，沿著同始終線向相同的方向做勻速運動，速度分別是v1和v2，v2>v1.當(dāng)其次個小球追上第一個小球時兩球發(fā)生碰撞，碰撞后兩球的速度分別為v1′和v2′.試用動量定理和牛頓第三定律推導(dǎo)兩球碰前總動量m1v1＋m2v2與碰后總動量m1v1′＋m2v2′的關(guān)系．〔二〕根底梳理一、動量守恒的條件〔一〕系統(tǒng)、內(nèi)力和外力(1)系統(tǒng)：相互作用的物體組成一個力學(xué)系統(tǒng)．(2)內(nèi)力：物體間的相互作用力．(3)外力：系統(tǒng)的物體對系統(tǒng)內(nèi)物體的作用力．〔二〕適用條件：系統(tǒng)或者所受外力的矢量和.【概念連接】系統(tǒng)、內(nèi)力、外力、外力矢量和【拓展補充】區(qū)分動量守恒條件與機械能守恒的條件【即學(xué)即練】推斷以下說法的正誤．(1)一個系統(tǒng)初、末態(tài)動量大小相等，即動量守恒．()(2)兩個做勻速直線運動的物體發(fā)生碰撞，兩個物體組成的系統(tǒng)動量守恒．()(3)假設(shè)系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力，那么動量不行能守恒．()(4)只要系統(tǒng)所受到的合力的沖量為零，動量就守恒．()(5)系統(tǒng)動量守恒也就是系統(tǒng)的動量變化量為零．()【微點撥】動量守恒與否看外力二、動量守恒定律〔一〕內(nèi)容：假如一個系統(tǒng)，或者，這個系統(tǒng)的總動量保持不變．〔二〕表達式：m1v1＋m2v2＝(作用前后總動量相等)．〔三〕如下圖，進行太空行走的宇航員A和B的質(zhì)量分別為80kg和100kg，開頭他們攜手遠離空間站，相對空間站的速度為0.1mA將B向空間站方向輕推，A的速度變?yōu)?.2m/s.(1)A、B二人相互作用時動量守恒嗎？(2)假如守恒，應(yīng)以什么為參考系？(3)A輕推B后，B的速度大小是多少？方向如何？【拓展補充】動量守恒定律可以針對某方向使用【即學(xué)即練】如下圖，我國自行研制的第五代隱形戰(zhàn)機“殲20〞以速度v0水平向右勻速飛行，到達目標地時，將質(zhì)量為M的導(dǎo)彈自由釋放，導(dǎo)彈向后噴出質(zhì)量為m、對地速率為v1的燃氣，那么噴氣后導(dǎo)彈的速率為()A.eq\f(Mv0＋mv1,M－m)B.eq\f(Mv0－mv1,M－m)C.eq\f(Mv0－mv1,M)D.eq\f(Mv0＋mv1,M)【微點撥】留意方向的處理三、動量守恒定律的應(yīng)用〔一〕對動量守恒定律的理解1．對系統(tǒng)“總動量保持不變〞的理解(1)系統(tǒng)在整個過程中任意兩個時刻的都相等，不能誤認為只是初、末兩個狀態(tài)的總動量相等．(2)系統(tǒng)的總動量，但系統(tǒng)內(nèi)每個物體的動量可能都在不斷變化．2．動量守恒定律的“四性〞(1)矢量性：動量守恒定律的表達式是一個．(2)相對性：動量守恒定律中，系統(tǒng)中各物體在相互作用前后的動量必需相對于同一，各物體的速度通常均為相對于的速度．(3)同時性：初動量必需是各物體在作用前的動量；末動量必需是各物體在作用后同一時刻的動量．(4)普適性：不僅適用兩個物體或多個物體組成的系統(tǒng)，也適用于宏觀低速物體以及微觀高速粒子組成的系統(tǒng)．【概念連接】動量定理、動量守恒定律【拓展補充】可以針對某個方向使用【即學(xué)即練】如下圖，質(zhì)量為m＝245g的物塊(可視為質(zhì)點)放在質(zhì)量為M＝0.5kg的木板左端，足夠長的木板靜止在光滑水平面上，物塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ＝0.4。質(zhì)量為m0＝5g的子彈以速度v0＝300m/s沿水平方向射入物塊并留在其中(時間極短)，g取10m/s2。子彈射入后，求：(1)子彈進入物塊后子彈和物塊一起向右滑行的最大速度v1。(2)木板向右滑行的最大速度v2。(3)物塊在木板上滑行的時間t?！疚Ⅻc撥】動量守恒定律與動量定理的綜合〔三〕預(yù)習(xí)作業(yè)1．(多項選擇)2021年7月28日，中國隊以16∶14險勝法國隊，贏下女子三人籃球銅牌，中國女籃時隔29年再次站上奧運領(lǐng)獎臺！競賽中質(zhì)量為m的籃球以大小為v1的速度水平撞擊豎直籃板后，被籃板水平彈回，速度大小變?yōu)関2，v2<v1，籃球與籃板撞擊時間極短。以下說法正確的選項是()A．撞擊時籃球受到的沖量大小為m(v1＋v2)B．撞擊時籃板受到籃球的沖量為零C．撞擊過程中籃球和籃板組成的系統(tǒng)動量不守恒D．撞擊過程中籃球和籃板組成的系統(tǒng)機械能守恒2．(多項選擇)如下圖，A、B兩物體質(zhì)量之比mA∶mB＝3∶2，靜止在平板小車C上，A、B間有一根被壓縮的彈簧，地面光滑，當(dāng)彈簧突然釋放后，那么以下說法正確的選項是()A．假設(shè)A、B與平板車上外表間的動摩擦因數(shù)相同，A、B組成的系統(tǒng)動量守恒B．假設(shè)A、B與平板車上外表間的動摩擦因數(shù)相同，A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒C．假設(shè)A、B所受的摩擦力大小相等，A、B組成的系統(tǒng)動量守恒D．假設(shè)A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C組成的系統(tǒng)動量守恒003探究提升環(huán)節(jié)一動量守恒的條件思索：1．如下圖，物塊與小車壁之間連有水平輕彈簧，彈簧處于伸長狀態(tài)，外力使整個裝置處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)撤去其他外力，僅給小車施加一水平向左的恒力F，F(xiàn)恰好等于小車與地面間的滑動摩擦力，在彈簧恢復(fù)原長的過程中，那么()A．物塊向右運動，小車靜止B．物塊與小車組成的系統(tǒng)動量守恒C．彈簧彈力對小車的沖量與彈簧彈力對物塊的沖量相同D．物塊、彈簧與小車組成的系統(tǒng)機械能肯定不守恒2．(多項選擇)以下相互作用的過程中，可以認為系統(tǒng)動量守恒的是()環(huán)節(jié)二動量守恒定律的應(yīng)用問題探究1：如下圖，質(zhì)量mA＝8.0kg的足夠長的木板A放在光滑水平面上，在其右端放一個質(zhì)量為mB＝2.0kg的小木塊B。給B以大小為4.0m/s、方向向左的初速度，同時給A以大小為6.0m/s、方向向右的初速度，兩物體同時開頭運動，直至A、B運動狀態(tài)穩(wěn)定，以下說法正確的選項是()A．木塊B的最終速度大小為5.6m/sB．在整個過程中，木塊B的動能變化量為0C．在整個過程中，木塊B的動量變化量為0D．在整個過程中，系統(tǒng)的機械能守恒環(huán)節(jié)三某方向上動量守恒定律的應(yīng)用問題探究2：如下圖，將一光滑的半圓槽置于光滑水平面上，槽的左側(cè)緊靠在墻壁上．現(xiàn)讓一小球自左側(cè)槽口A的正上方從靜止開頭落下，與圓弧槽相切自A點進入槽內(nèi)，那么以下結(jié)論中正確的選項是()A．小球在半圓槽內(nèi)運動的全過程中，只有重力對它做功B．小球在半圓槽內(nèi)運動的全過程中，小球與半圓槽在水平方向動量守恒C．小球自半圓槽B點向C點運動的過程中，小球與半圓槽在水平方向動量守恒D．小球離開C點以后，將做豎直上拋運動004體系構(gòu)建內(nèi)力與外力——動量守恒的條件——動量守恒定律的應(yīng)用005記憶清單一、動量守恒的條件★學(xué)習(xí)聚焦：抱負守恒系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零，那么系統(tǒng)動量守恒近似守恒系統(tǒng)受到的合外力不為零，但當(dāng)內(nèi)力遠大于合外力時，系統(tǒng)的動量可近似看成守恒分方向守恒系統(tǒng)在某個方向上所受合外力為零或該方向F內(nèi)?F外時，系統(tǒng)在該方向上動量守恒二、爆炸★學(xué)習(xí)聚焦：1．爆炸現(xiàn)象的特點爆炸過程中內(nèi)力遠大于外力，爆炸的各局部組成的系統(tǒng)總動量守恒。2．爆炸現(xiàn)象的三個規(guī)律動量守恒爆炸物體間的相互作用力遠遠大于受到的外力，所以在爆炸過程中，系統(tǒng)的總動量守恒動能增加在爆炸過程中，有其他形式的能量(如化學(xué)能)轉(zhuǎn)化為動能位置不變爆炸的時間極短，因而作用過程中，物體產(chǎn)生的位移很小，可以認為爆炸后各局部仍舊從爆炸前的位置以新的動量開頭運動三、動量守恒定律的應(yīng)用★學(xué)習(xí)聚焦：1．動量守恒定律的五個特性系統(tǒng)性爭論的對象是相互作用的兩個或多個物體組成的系統(tǒng)同時性動量是一個瞬時量，表達式中的p1、p2、…必需是系統(tǒng)中各物體在相互作用前同一時刻的動量，p1′、p2′、…必需是系統(tǒng)中各物體在相互作用后同一時刻的動量相對性各物體的速度必需是相對同一參考系的速度(一般是相對于地面)矢量性動量守恒定律的表達式為矢量方程，解題時應(yīng)選取統(tǒng)一的正方向普適性動量守恒定律不僅適用于低速宏觀物體組成的系統(tǒng)，還適用于接近光速運動的微觀粒子組成的系統(tǒng)2．應(yīng)用動量守恒定律的解題步驟(1)明確爭論對象，確定系統(tǒng)的組成(系統(tǒng)包括哪幾個物體及爭論的過程)。(2)進行受力分析，推斷系統(tǒng)動量是否守恒(或某一方向上是否守恒)。(3)規(guī)定正方向，確定初、末狀態(tài)動量。(4)由動量守恒定律列出方程。(5)代入數(shù)據(jù)，求出結(jié)果，必要時爭論說明。00601強化訓(xùn)練1.(多項選擇)如下圖，質(zhì)量為M的楔形物體靜止在光滑的水平地面上，其斜面光滑且足夠長，與水平方向的夾角為θ。一個質(zhì)量為m的小物塊從斜面底端以初速度v0沿斜面對上開頭運動。當(dāng)小物塊沿斜面對上運動到最高點時，速度大小為v，距地面高度為h，那么以下關(guān)系式中正確的選項是()A．mv0＝(m＋M)vB．mv0cosθ＝(m＋M)vC．mgh＝eq\f(1,2)m(v0sinθ)2D．mgh＋eq\f(1,2)(m＋M)v2＝eq\f(1,2)mv022.如圖，一滑雪道由AB和BC兩段滑道組成，其中AB段傾角為θ，BC段水平，AB段和BC段由一小段光滑圓弧連接。一個質(zhì)量為2kg的背包在滑道頂端A處由靜止滑下，假設(shè)1s后質(zhì)量為48kg的滑雪者從頂端以1.5m/s的初速度、3m/s2的加速度勻加速追逐，恰好在坡底光滑圓弧的水平處追上背包并馬上將其拎起。背包與滑道的動摩擦因數(shù)為μ＝eq\f(1,12)，重力加速度取g＝10m/s2，sinθ＝eq\f(7,25)，cosθ＝eq\f(24,25)，忽視空氣阻力及拎包過程中滑雪者與背包的重心變化。求：(1)滑道AB段的長度；(2)滑雪者拎起背包時這一瞬間的速度。3.質(zhì)量為M的小孩站在質(zhì)量為m的滑板上，小孩和滑板均處于靜止?fàn)顟B(tài)，忽視滑板與地面間的摩擦。小孩沿水平方向躍離滑板，離開滑板時的速度大小為v，此時滑板的速度大小為()A.eq\f(m,M)vB.eq\f(M,m)vC.eq\f(m,m＋M)vD.eq\f(M,m＋M)v4.如下圖，某同學(xué)質(zhì)量為60kg，在事訓(xùn)練中要求他從岸上以2m/s的速度跳到一條向他緩緩飄來的小船上，然后去執(zhí)行任務(wù)，小船的質(zhì)量是140kg，原來的速度是0.5m/s，該同學(xué)上船后又跑了幾步，最終停在船上．此時小船的速度大小為m/s，此過程該同學(xué)動量變化量的大小為kg·m/s.5.把一支槍水平固定在小車上，小車放在光滑的水平面上，槍放射出一顆子彈時，關(guān)于槍、子彈和車，以下說法中正確的選項是()A．槍和子彈組成的系統(tǒng)動量守恒B．槍和車組成的系統(tǒng)動量守恒C．三者組成的系統(tǒng)由于子彈和槍筒之間的摩擦力很小，使系統(tǒng)的動量變化很小，可忽視不計，故系統(tǒng)動量近似守恒D．三者組成的系統(tǒng)動量守恒，由于系統(tǒng)只受重力和地面支持力這兩個外力作用，這兩個外力的合力為零6.如下圖，質(zhì)量為3m的物塊A與質(zhì)量為m的物塊B用輕彈簧和不行伸長的細線連接，靜止在光滑的水平面上，此時細線剛好伸直但無彈力?，F(xiàn)使物塊A瞬間獲得向右的速度v0，在以后的運動過程中，細線沒有繃斷，以下推斷正確的選項是()A．細線再次伸直前，物塊A的速度先減小后增大B．細線再次伸直前，物塊B的加速度先減小后增大C．彈簧最大的彈性勢能等于eq\f(3,8)mv02D．