1-3動(dòng)量守恒定律(人教版2019選擇性必修第一冊(cè))(原卷版)

第一章動(dòng)量守恒定律第3節(jié)動(dòng)量守恒定律重點(diǎn)+難點(diǎn)核心素養(yǎng)解讀1．了解系統(tǒng)、內(nèi)力和外力的概念.2.理解動(dòng)量守恒定律及其表達(dá)式，理解動(dòng)量守恒條件.3.能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式，了解動(dòng)量守恒定律的普適性.4.能用動(dòng)量守恒定律解決實(shí)際問題．1.物理思維：能用牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)出動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式。2.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：能用動(dòng)量守恒定律解決一些生活和生產(chǎn)中的實(shí)際問題。知識(shí)點(diǎn)一相互作用的兩個(gè)物體的動(dòng)量改變?nèi)鐖D所示，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，碰后速度分別為v1′、v2′(v2>v1)，碰撞時(shí)間很短，設(shè)為Δt.根據(jù)動(dòng)量定理：對(duì)A：F1Δt＝①對(duì)B：F2Δt＝②由牛頓第三定律F1＝③由①②③得兩物體總動(dòng)量關(guān)系為：m1v1′＋m2v2′＝知識(shí)點(diǎn)二動(dòng)量守恒定律1．系統(tǒng)、內(nèi)力與外力(1)系統(tǒng)：相互作用的物體構(gòu)成的一個(gè)力學(xué)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，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，也適用于高速物體．既適用于宏觀物體，也適用于物體．易錯(cuò)易混點(diǎn)一判斷動(dòng)量是否守恒易錯(cuò)易混點(diǎn)1.1對(duì)動(dòng)量守恒的條件認(rèn)識(shí)不清。例1．(多選)在光滑水平面上A、B兩小車中間有一輕彈簧(彈簧不與小車相連)，如圖所示，用手抓住小車并將彈簧壓縮后使小車處于靜止?fàn)顟B(tài)，將小車及彈簧看成一個(gè)系統(tǒng)，下列說法中正確的是()A．兩手同時(shí)放開后，系統(tǒng)總動(dòng)量始終為零B．先放開左手，再放開右手后，動(dòng)量不守恒C．先放開左手，后放開右手，總動(dòng)量向左D．無(wú)論何時(shí)放手，兩手放開后，系統(tǒng)總動(dòng)量都保持不變易錯(cuò)易混點(diǎn)1.1剖析動(dòng)量守恒定律的成立條件(1)系統(tǒng)不受外力或所受合外力為零．(2)系統(tǒng)受外力作用，但內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于合外力．此時(shí)動(dòng)量近似守恒．(3)系統(tǒng)受到的合外力不為零，但在某一方向上合外力為零(或某一方向上內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力)，則系統(tǒng)在該方向上動(dòng)量守恒．易錯(cuò)易混點(diǎn)1.2動(dòng)量守恒系統(tǒng)的選擇例2．如圖所示，小車與木箱緊挨著靜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)量增量與男孩、小車的總動(dòng)量增量相同易錯(cuò)易混點(diǎn)1.2剖析(1)動(dòng)量守恒定律的研究對(duì)象是相互作用的物體組成的系統(tǒng)。判斷系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒，與選擇哪幾個(gè)物體作為系統(tǒng)和分析哪一段運(yùn)動(dòng)過程有直接關(guān)系。(2)判斷系統(tǒng)的動(dòng)量是否守恒，要注意守恒的條件是不受外力或所受合外力為零，因此要分清哪些力是內(nèi)力，哪些力是外力。(3)系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，并不是系統(tǒng)內(nèi)各物體的動(dòng)量都不變。一般來(lái)說，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)各物體的動(dòng)量是變化的，但系統(tǒng)內(nèi)各物體的動(dòng)量的矢量和是不變的。易錯(cuò)易混點(diǎn)二動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用易錯(cuò)易混點(diǎn)2.1動(dòng)量守恒定律的常用表達(dá)式不會(huì)選取例3．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)生正碰后A、B兩小球都以2m/s的速率反彈，求A、B兩小球的質(zhì)量之比．易錯(cuò)易混點(diǎn)2.1剖析(1)p＝p′：相互作用前系統(tǒng)的總動(dòng)量p等于相互作用后的總動(dòng)量p′.(2)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′：相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，作用前動(dòng)量的矢量和等于作用后動(dòng)量的矢量和．(3)Δp1＝－Δp2：相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，一個(gè)物體的動(dòng)量變化量與另一個(gè)物體的動(dòng)量變化量大小相等、方向相反．(4)Δp＝0：系統(tǒng)總動(dòng)量增量為零．易錯(cuò)易混點(diǎn)2.2應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的步驟不清楚例4.將兩個(gè)完全相同的磁鐵(磁性極強(qiáng))分別固定在質(zhì)量相等的小車上，水平面光滑．開始時(shí)甲車速度大小為3m/s，方向向右，乙車速度大小為2m/s，方向向左并與甲車速度方向在同一直線上，如圖所示．(1)當(dāng)乙車速度為零時(shí)，甲車的速度多大？方向如何？(2)由于磁性極強(qiáng)，故兩車不會(huì)相碰，那么兩車的距離最小時(shí)，乙車的速度是多大？方向如何？易錯(cuò)易混點(diǎn)2.2剖析應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題步驟(1)明確研究對(duì)象：將要發(fā)生相互作用的物體視為系統(tǒng)。(2)進(jìn)行受力分析、運(yùn)動(dòng)過程分析：確定系統(tǒng)動(dòng)量在研究過程中是否守恒。(3)規(guī)定正方向，確定初、末狀態(tài)動(dòng)量：一般來(lái)說，系統(tǒng)內(nèi)的物體將要發(fā)生相互作用和相互作用結(jié)束，兩個(gè)狀態(tài)為作用過程的始末狀態(tài)。(4)列動(dòng)量守恒方程及相應(yīng)輔助方程，求解作答。易錯(cuò)易混點(diǎn)三用動(dòng)量守恒定律處理多物體、多過程問題易錯(cuò)易混點(diǎn)3.1對(duì)動(dòng)量守恒的研究對(duì)象選取認(rèn)識(shí)不清例5.如圖，光滑水平直軌道上有三個(gè)質(zhì)量均為m的物塊A、B、C。B的左側(cè)固定一輕彈簧(彈簧左側(cè)的擋板質(zhì)量不計(jì))。設(shè)A以速度v0朝B運(yùn)動(dòng)，壓縮彈簧；當(dāng)A、B速度相等時(shí)，B與C恰好相碰并粘接在一起，然后繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，假設(shè)B和C碰撞過程時(shí)間極短。求從A開始?jí)嚎s彈簧直至與彈簧分離的過程中整個(gè)系統(tǒng)損失的機(jī)械能。審題指導(dǎo)關(guān)鍵詞信息當(dāng)A、B速度相等時(shí)A與B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，末狀態(tài)為速度相等時(shí)刻B與C恰好相碰并粘接在一起，B和C碰撞過程時(shí)間極短(1)B與C組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，末狀態(tài)為B與C具有相同速度的時(shí)刻(2)B和C碰撞時(shí)，A的速度不變系統(tǒng)損失的機(jī)械能(1)B和C粘接在一起之前與之后，A、B和C組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒(2)B與C粘接在一起之前瞬間B的動(dòng)能減去B與C具有相同速度時(shí)B和C的動(dòng)能為損失的機(jī)械能易錯(cuò)易混點(diǎn)3.1剖析用動(dòng)量守恒定律處理多物體、多過程問題的兩大注意事項(xiàng)多個(gè)物體相互作用時(shí)，物理過程往往比較復(fù)雜，分析此類問題時(shí)應(yīng)注意：(1)正確進(jìn)行研究對(duì)象的選取，有時(shí)需應(yīng)用整體動(dòng)量守恒，有時(shí)只需應(yīng)用部分物體動(dòng)量守恒。研究對(duì)象的選取，一是取決于系統(tǒng)是否滿足動(dòng)量守恒的條件，二是根據(jù)所研究問題的需要。(2)正確進(jìn)行過程的選取和分析，通常對(duì)全程進(jìn)行分段分析，并找出聯(lián)系各階段的狀態(tài)量。列式時(shí)有時(shí)需分過程多次應(yīng)用動(dòng)量守恒定律，有時(shí)只需針對(duì)初、末狀態(tài)建立動(dòng)量守恒的關(guān)系式。針對(duì)訓(xùn)練1.(多選)如圖所示，在光滑水平地面上有A、B兩個(gè)木塊，A、B之間用一輕彈簧連接．A靠在墻壁上，用力F向左推B使兩木塊之間的彈簧壓縮并處于靜止?fàn)顟B(tài)．若突然撤去力F，則下列說法中正確的是()A．木塊A離開墻壁前，A、B和彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能也守恒B．木塊A離開墻壁前，A、B和彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒，但機(jī)械能守恒C．木塊A離開墻壁后，A、B和彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，機(jī)械能也守恒D．木塊A離開墻壁后，A、B和彈簧組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒，但機(jī)械能守恒2.(多選)我國(guó)女子短道速滑隊(duì)在世錦賽上實(shí)現(xiàn)女子3000m接力三連冠．如圖所示，觀察發(fā)現(xiàn)，“接棒”的運(yùn)動(dòng)員甲提前站在“交棒”的運(yùn)動(dòng)員乙前面，并且開始向前滑行，待乙追上甲時(shí)，乙猛推甲一把，使甲獲得更大的速度向前沖出．在乙推甲的過程中，忽略運(yùn)動(dòng)員與冰面間在水平方向上的相互作用，則()A．甲對(duì)乙的沖量一定與乙對(duì)甲的沖量相同B．相互作用的過程中甲與乙組成的系統(tǒng)滿足機(jī)械能守恒定律C．相互作用的過程中甲與乙組成的系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒定律D．甲、乙的動(dòng)量變化一定大小相等、方向相反3.如圖所示，放在光滑水平面上的兩物體，它們之間有一個(gè)被壓縮的輕質(zhì)彈簧，用細(xì)線把它們拴?。阎獌晌矬w質(zhì)量之比為m1∶m2＝2∶1，把細(xì)線燒斷后，兩物體被彈開，速度大小分別為v1和v2，動(dòng)能大小分別為Ek1和Ek2，則下列判斷正確的是()A．彈開時(shí)，v1∶v2＝1∶1B．彈開時(shí)，v1∶v2＝2∶1C．彈開時(shí)，Ek1∶Ek2＝2∶1D．彈開時(shí)，Ek1∶Ek2＝1∶24.(多選)如圖所示，靜止在光滑水平面上的小車，站在車上的人將右邊筐中的球一個(gè)一個(gè)地投入左邊的筐中。所有球仍在車上，那么，在投球過程中，下列說法正確的是()A．由于人和小車組成的系統(tǒng)所受的合外力為零，所以小車靜止不動(dòng)B．由于人和小車組成的系統(tǒng)所受的合外力不為零，所以小車向右運(yùn)動(dòng)C．投完球后，小車將向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．投完球后，小車將靜止不動(dòng)5.如圖所示，質(zhì)量為0.5kg的小球在距離車底面高20m處以一定的初速度向左平拋，落在以7.5m/s速度沿光滑水平面向右勻速行駛的敞篷小車中，車底涂有一層油泥，車與油泥的總質(zhì)量為4kg，設(shè)小球在落到車底前瞬時(shí)速度是25m/s，g取10m/s2，則當(dāng)小球與小車相對(duì)靜止時(shí)，小車的速度是()A．5m/s B．4m/sC．8.5m/s D．9.5m/s6.如圖所示，輕質(zhì)細(xì)繩下端吊著質(zhì)量M＝1.8kg的沙袋，一質(zhì)量m＝0.2kg的玩具子彈以v0(未知)的速度水平射入沙袋并留在沙袋里，沙袋(沙子不流出)和玩具子彈一起擺動(dòng)上升到最高點(diǎn)時(shí)，與豎直方向的夾角為θ＝60°。已知細(xì)繩長(zhǎng)度L＝1.6m，g取10m/s2，沙袋大小不計(jì)。求：(1)玩具子彈的初速度v0；(2)子彈射入沙袋的過程中子彈和沙袋產(chǎn)生的熱量Q。7.如圖所示，如果懸掛球的繩子能承受的最大拉力FT0＝10N，球質(zhì)量m＝0.5kg，L＝0.3m，錘頭質(zhì)量M＝0.866kg，如果錘頭沿水平方向打擊球m，錘頭速度多大時(shí)才能把繩子打斷？(設(shè)球原來(lái)靜止，打擊后錘頭靜止，g＝10m/s2)8.某同學(xué)質(zhì)量為60kg，在軍事訓(xùn)練中要求他從岸上以大小為2m/s的速度跳到一條向他緩緩漂來(lái)的小船上，然后去執(zhí)行任務(wù)，小船的質(zhì)量是140kg，原來(lái)的速度大小是0.5m/s，該同學(xué)上船后又跑了幾步，最終停在船上(船未與岸相撞)，不計(jì)水的阻力，求：(1)人跳上船后，船的最終速度；(2)船的動(dòng)量變化量．9.一輛質(zhì)量m1＝3.0×103kg的小貨車因故障停在車道上，后面一輛質(zhì)量m2＝1.5×103kg的轎車來(lái)不及剎車，直接撞入貨車尾部失去動(dòng)力．相撞后兩車一起沿轎車運(yùn)動(dòng)方向滑行了s＝6.75m停下．已知兩車車輪與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.6，求碰撞前轎車的速度大小．(重力加速度取g＝10m/s2)10.如圖所示，在光滑的水平面上有兩個(gè)并排放置的木塊A和B，已知木塊A、B的質(zhì)量分別為mA＝500g、mB＝300g。有一個(gè)質(zhì)量為80g的小銅塊C以25m/s的水平初速度開始在A表面滑動(dòng)。由于C與A、B之間有摩擦，銅塊最后停在B上，B和C一起以2.5m/s的速度共同前進(jìn)。求：(1)木塊A的最后速度vA′；(2)小銅塊C離開A時(shí)，小銅塊C的速度vC′。11.如圖所示，水平光滑地面上依次放置著10塊質(zhì)量m＝0.08kg的完全相同的長(zhǎng)直木板。一質(zhì)量M＝1.0kg、大小可忽略的小銅塊以初速度v0＝6.0m/s從長(zhǎng)木板左側(cè)滑上木板，當(dāng)銅塊滑離第一塊木板時(shí)，速度大小為v1＝4.0m/s。銅塊最終停在第二塊木板上。(取g＝10m/s2，結(jié)果保留2位有效數(shù)字)求：(1)第一塊木板的最終速度；(2)銅塊的最終速度。12.如圖所示，某同學(xué)在一輛車上蕩秋千，開始時(shí)車輪被鎖定，當(dāng)同學(xué)擺動(dòng)到最大擺角θ＝60°時(shí)，車輪立即解除鎖定，使車可以在水平地面無(wú)阻力運(yùn)動(dòng)，該同學(xué)此后不再做功，并可以忽略自身大小，已知秋千繩子長(zhǎng)度L＝4.5m，該同學(xué)和秋千板的總質(zhì)量m＝50kg，車輛和秋千支架的總質(zhì)量M＝200kg，重力加速度g取10m/s2。試求：(1)該同學(xué)擺到最低點(diǎn)時(shí)的速率；(2)在擺到最低點(diǎn)的過程中，繩子對(duì)該同學(xué)和秋千板做的功。13.如圖所示，質(zhì)量為M的小車靜置于光滑的水平面上，車的上表面粗糙，有一質(zhì)量為m的木塊以初速度v0水平地滑至車的上表面，若車足夠長(zhǎng)，則木塊的最終速度大小和系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量分別為多少？14.如圖所示，光滑水平軌道上放置長(zhǎng)木板A(上表面粗糙)和滑塊C，滑塊B置于A的左端，三者質(zhì)量分別為mA＝2kg、mB＝1kg、mC＝2kg。開始時(shí)C靜止，A、B一起以v0＝5m/s的速度勻速向右運(yùn)動(dòng)，A與C發(fā)生碰撞(時(shí)間極短)后C向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間，A、B再次達(dá)到共同速度一起向右運(yùn)動(dòng)，且恰好不再與C碰