2024年高中物理新教材同步講義選修第一冊(cè)學(xué)習(xí)筆記第1章 3　動(dòng)量守恒定律

3動(dòng)量守恒定律[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.會(huì)根據(jù)動(dòng)量定理、牛頓第三定律推導(dǎo)動(dòng)量守恒定律(重點(diǎn))。2.知道系統(tǒng)、內(nèi)力、外力的概念。3.理解并掌握動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容、公式及成立條件(重點(diǎn))。4.能在具體問題中判斷動(dòng)量是否守恒，能熟練運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解釋相關(guān)現(xiàn)象和解決相關(guān)問題(重難點(diǎn))。一、動(dòng)量守恒定律的理解相互作用的兩個(gè)物體的動(dòng)量改變?nèi)鐖D所示，在光滑水平桌面上沿同一方向做勻速運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體，質(zhì)量為m2的B物體追上質(zhì)量為m1的A物體，并發(fā)生碰撞，設(shè)A、B兩物體碰前速度分別為v1、v2(v2>v1)，碰后速度分別為v1′、v2′，碰撞時(shí)間很短，設(shè)為Δt。設(shè)B對(duì)A的作用力是F1，A對(duì)B的作用力是F2。請(qǐng)用所學(xué)知識(shí)證明碰撞前后兩物體總動(dòng)量之和相等。_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．系統(tǒng)、內(nèi)力與外力(1)系統(tǒng)：________相互作用的物體構(gòu)成的整體叫作一個(gè)力學(xué)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱系統(tǒng)。(2)內(nèi)力：____________物體間的作用力。(3)外力：系統(tǒng)________的物體施加給系統(tǒng)內(nèi)物體的力。2．動(dòng)量守恒定律(1)內(nèi)容：如果一個(gè)系統(tǒng)________________，或者_(dá)_______________________，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。(2)表達(dá)式：m1v1＋m2v2＝____________(作用前后總動(dòng)量相等)。(3)適用條件：系統(tǒng)________________或者所受外力的________________。(4)普適性：動(dòng)量守恒定律既適用于低速物體，也適用于高速(接近光速)物體．既適用于宏觀領(lǐng)域，也適用于________領(lǐng)域。光滑的地面上，A、B兩完全相同的小車用一根輕彈簧相連。用手緩慢向中間推兩小車使彈簧壓縮。當(dāng)A、B兩小車同時(shí)釋放后：兩輛小車分別向左、向右運(yùn)動(dòng)，它們都獲得了動(dòng)量，它們的總動(dòng)量是否增加了？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)一個(gè)系統(tǒng)初、末狀態(tài)動(dòng)量大小相等，即動(dòng)量守恒。()(2)水平面上兩個(gè)做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體發(fā)生碰撞瞬間，兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒。()(3)系統(tǒng)動(dòng)量守恒也就是系統(tǒng)總動(dòng)量變化量始終為零。()(4)只要系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力，動(dòng)量就一定不守恒。()例1下圖所反映的物理過程中，系統(tǒng)動(dòng)量守恒的是()A．只有甲和乙 B．只有丙和丁C．只有甲和丙 D．只有乙和丁針對(duì)訓(xùn)練12022年北京冬奧會(huì)，中國(guó)選手順利拿下花樣滑冰雙人滑自由滑總分第一名，為中國(guó)代表團(tuán)拿到北京冬奧會(huì)第九枚金牌．比賽中，兩個(gè)人靜立在賽場(chǎng)中央，互推后各自沿直線后退，然后進(jìn)行各種表演．女選手的質(zhì)量小于男選手的質(zhì)量，假設(shè)雙人滑冰場(chǎng)地為光滑冰面，下列關(guān)于兩個(gè)人互推前后的說法正確的是()A．靜止在光滑的冰面上互推后瞬間，兩人的總動(dòng)量不再為0B．靜止在光滑的冰面上互推后瞬間，兩人的總動(dòng)量為0C．男選手質(zhì)量較大，互推后兩人分離時(shí)他獲得的速度較大D．女選手質(zhì)量較小，互推后兩人分離時(shí)她獲得的速度較小系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒的判定方法1．選定研究對(duì)象及研究過程，分清外力與內(nèi)力。2．分析系統(tǒng)受到的外力矢量和是否為零，若外力矢量和為零，則系統(tǒng)動(dòng)量守恒；若外力在某一方向上合力為零，則在該方向上系統(tǒng)動(dòng)量守恒。系統(tǒng)動(dòng)量嚴(yán)格守恒的情況很少，在分析具體問題時(shí)要注意把實(shí)際過程理想化。3．除了利用動(dòng)量守恒條件判定外，還可以通過實(shí)際過程中系統(tǒng)各物體各方向上總動(dòng)量是否保持不變來(lái)進(jìn)行直觀的判定。例2如圖所示，小車與木箱緊挨著靜止放在光滑的水平冰面上，現(xiàn)有一男孩站在小車上用力向右迅速推出木箱，關(guān)于上述過程，下列說法正確的是()A．男孩和木箱組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒B．小車與木箱組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒C．男孩、小車與木箱三者組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒D．木箱的動(dòng)量的變化量與男孩、小車的總動(dòng)量的變化量相同動(dòng)量守恒定律的研究對(duì)象是系統(tǒng)。研究多個(gè)物體組成的系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)合理選擇系統(tǒng)，分清內(nèi)力與外力，然后判斷所選系統(tǒng)是否符合動(dòng)量守恒的條件。二、動(dòng)量守恒定律的基本應(yīng)用動(dòng)量守恒的條件(1)理想條件：系統(tǒng)不受外力。(2)實(shí)際條件：系統(tǒng)受合外力為零。(3)近似條件：系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，即外力可以忽略。例如在兩物體碰撞，炮彈、火箭等突然炸裂過程等可用動(dòng)量守恒來(lái)解釋。例3如圖所示，游樂場(chǎng)上，兩位同學(xué)各駕駛一輛碰碰車迎面相撞，此后，兩車以共同的速度運(yùn)動(dòng)。設(shè)甲同學(xué)和他的車的總質(zhì)量為120kg，碰撞前水平向右運(yùn)動(dòng)，速度的大小為5m/s；乙同學(xué)和他的車的總質(zhì)量為180kg，碰撞前水平向左運(yùn)動(dòng)，速度的大小為4m/s。則碰撞后兩車共同的運(yùn)動(dòng)速度大小為________，方向________。針對(duì)訓(xùn)練2如圖所示，A、B兩個(gè)大小相同、質(zhì)量不等的小球放在光滑水平地面上，A以3m/s的速率向右運(yùn)動(dòng)，B以1m/s的速率向左運(yùn)動(dòng)，發(fā)生碰撞后，試分析：(1)若A、B兩小球都以2m/s的速率向右運(yùn)動(dòng)，A、B的質(zhì)量滿足什么關(guān)系？(2)若A、B兩小球都以2m/s的速率反彈，A、B質(zhì)量滿足什么關(guān)系？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例4一枚在空中飛行的火箭質(zhì)量為m，在某時(shí)刻的速度大小為v，方向水平，燃料即將耗盡。此時(shí)，火箭突然炸裂成兩塊，其中質(zhì)量為m1的一塊沿著與v相反的方向飛去，速度大小為v1。求炸裂后瞬間另一塊的速度v2。________________________________________________________________________________________________