人教版(新教材)高中物理選擇性必修1學(xué)案2：1 3 動(dòng)量守恒定律

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第一冊(cè)PAGEPAGE21.3動(dòng)量守恒定律〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1．理解和掌握動(dòng)量的概念；2．能運(yùn)用牛頓第二定律和牛頓第三定律分析碰撞，導(dǎo)出動(dòng)量守恒的表達(dá)式；3．理解動(dòng)量守恒定律的確切含義和表達(dá)式，知道定律的適用條件和適用范圍；4．在理解動(dòng)量守恒定律的確切含義的基礎(chǔ)上正確區(qū)分內(nèi)力和外力；5．加深對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解，進(jìn)一步練習(xí)用動(dòng)量守恒定律解決生產(chǎn)、生活中的問(wèn)題?！贾攸c(diǎn)難點(diǎn)〗1.應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的一般步驟2.能應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決簡(jiǎn)單動(dòng)量守恒的問(wèn)題〖課前預(yù)習(xí)〗一、動(dòng)量：1、定義：物體的______和______的乘積。2、定義式：p=______。3、單位：______。4、方向：動(dòng)量是矢量，方向與______的方向相同，因此動(dòng)量的運(yùn)算服從____________法則。5、動(dòng)量的變化量：（1）定義：物體在某段時(shí)間內(nèi)______與______的矢量差（也是矢量）。（2）公式：?P=____________（矢量式）。（3）方向：與速度變化量的方向相同，（4）同一直線上動(dòng)量變化的計(jì)算：選定一個(gè)正方向，與正方向同向的動(dòng)量取正值，與正方向反向的動(dòng)量取負(fù)值，從而將矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。計(jì)算結(jié)果中的正負(fù)號(hào)僅代表______，不代表______。二、系統(tǒng)內(nèi)力和外力1、系統(tǒng)：____________的兩個(gè)或幾個(gè)物體組成一個(gè)系統(tǒng)。2、內(nèi)力：系統(tǒng)______物體間的相互作用力叫做內(nèi)力。3、外力：系統(tǒng)____________物體對(duì)系統(tǒng)______物體的作用力叫做外力。三、動(dòng)量守恒定律1、內(nèi)容：如果一個(gè)系統(tǒng)_________，或者_(dá)_________的矢量和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。2、動(dòng)量守恒的條件：（1）系統(tǒng)______外力作用；（2）系統(tǒng)受外力作用，合外力______。四、動(dòng)量守恒定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律1．動(dòng)量守恒定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律在研究______問(wèn)題時(shí)結(jié)論一致．分析兩個(gè)小球在光滑水平桌面上的碰撞：(1)動(dòng)量守恒定律認(rèn)為：兩個(gè)小球組成的系統(tǒng)所受合外力______，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量______．(2)牛頓運(yùn)動(dòng)定律認(rèn)為：碰撞中的每個(gè)時(shí)刻都有F1＝－F2，所以，m1a1＝－m2a2.所以m1·eq\f(v1′－v1,Δt)＝－m2eq\f(v2′－v2,Δt)，即m1v1＋m2v2＝____________________.這表明：兩球作用前的動(dòng)量之和等于作用后的__________．(F1、F2分別表示兩小球所受另一個(gè)小球?qū)λ淖饔昧?，a1、a2分別表示兩小球的加速度，v1、v1′、v2、v2′分別表示兩小球的初、末速度)2．動(dòng)量守恒定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律兩種解題方法的對(duì)比(1)應(yīng)用過(guò)程：牛頓定律涉及碰撞過(guò)程中的力，而動(dòng)量守恒只涉及________兩個(gè)狀態(tài)，與過(guò)程中力的細(xì)節(jié)______．(2)當(dāng)力的形式很復(fù)雜，甚至是變化的時(shí)候，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決起來(lái)很復(fù)雜，甚至不能求解，此情況下應(yīng)用動(dòng)量守恒定律來(lái)解決可使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化．五、動(dòng)量守恒定律的普適性1．動(dòng)量守恒定律既適用于低速運(yùn)動(dòng)，也適用于______運(yùn)動(dòng)，既適用于宏觀物體，也適用于__________．2．動(dòng)量守恒定律是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，它適用于目前為止物理學(xué)研究的______領(lǐng)域．〖預(yù)習(xí)檢測(cè)〗質(zhì)量為M=2kg的木塊靜止在光滑的水平面上，一顆質(zhì)量為m＝20g的子彈以v0＝100m/s的速度水平飛來(lái)，射穿木塊后以80m/s的速度飛去，則木塊速度大小為_(kāi)___________m/s。2.關(guān)于動(dòng)量守恒的條件,下列說(shuō)法正確的有()A.只要系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力,動(dòng)量不可能守恒B.只要系統(tǒng)受外力做的功為零,動(dòng)量守恒C.只要系統(tǒng)所受到合外力的沖量為零,動(dòng)量守恒D.系統(tǒng)加速度為零,動(dòng)量不一定守恒3．木塊a和b用一根輕彈簧連接起來(lái)，放在光滑水平面上，a緊靠在墻壁上，在b上施加向左的水平力使彈簧壓縮，如圖所示，當(dāng)撤去外力后，下列說(shuō)法中正確的是（）A．a(chǎn)尚未離開(kāi)墻壁前，a和b系統(tǒng)的動(dòng)量守恒B．a(chǎn)尚未離開(kāi)墻壁前，a與b系統(tǒng)的動(dòng)量不守恒C．a(chǎn)離開(kāi)墻后，a、b系統(tǒng)動(dòng)量守恒D．a(chǎn)離開(kāi)墻后，a、b系統(tǒng)動(dòng)量不守恒4．若用p1、p2表示兩個(gè)在同一直線上運(yùn)動(dòng)并相互作用的物體的初動(dòng)量，用p1′、p2′表示它們的末動(dòng)量，△p1、△p2表示它們相互作用過(guò)程中各自動(dòng)量的變化，則下列式子能表示動(dòng)量守恒的是()A．△p1＝—△p2B．p1+p2＝p1′+p2′C．△p1+△p2＝0D．△p1+△p2＝常數(shù)（不為零）〖典題探究〗〖例1〗一個(gè)質(zhì)量為m=40g的乒乓球自高處落下，以速度=1m/s碰地，豎直向上彈回，碰撞時(shí)間極短，離地的速率為=0.5m/s。求在碰撞過(guò)程中，乒乓球動(dòng)量變化為多少？〖例2〗如圖所示，子彈打進(jìn)與固定于墻壁的彈簧相連的木塊，此系統(tǒng)從子彈開(kāi)始入射木塊到彈簧壓縮到最短的過(guò)程中，子彈與木塊作為一個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒？說(shuō)明理由?！祭?〗如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的木塊，從半徑為R、質(zhì)量為M的1/4光滑圓槽頂端由靜止滑下．在槽被固定和可沿著光滑平面自由滑動(dòng)兩種情況下，木塊從槽口滑出時(shí)的速度大小之比為多少？〖例4〗以初速度v0與水平方向成60°角斜向上拋出的手榴彈，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)炸成質(zhì)量分別是m和2m的兩塊．其中質(zhì)量大的一塊沿著原來(lái)的方向以2v0的速度飛行．求：(1)質(zhì)量較小的另一塊彈片速度的大小和方向；(2)爆炸過(guò)程中有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為彈片的動(dòng)能．〖例5〗如圖所示，兩只小船平行逆向航行，航線鄰近，當(dāng)它們頭尾相齊時(shí)，每一只船上各投質(zhì)量m＝50kg的一只麻袋到對(duì)面船上去，結(jié)果載重較小的一只船停了下來(lái)，另一只船以v＝8.5m/s的速度沿原方向航行．設(shè)兩只船及船上的載重量各為m1＝500kg，m2＝1000kg，問(wèn)在交換麻袋前兩只船的速率各為多少？(水的阻力不計(jì))〖例6〗(2009·南京調(diào)研)如圖16－3－4所示，光滑水平面上A、B兩小車(chē)質(zhì)量都是M，A車(chē)頭站立一質(zhì)量為m的人，兩車(chē)在同一直線上相向運(yùn)動(dòng)．為避免兩車(chē)相撞，人從A車(chē)躍到B車(chē)上，最終A車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，B車(chē)獲得反向速度v0，試求：(1)兩小車(chē)和人組成的系統(tǒng)的初動(dòng)量大小；(2)為避免兩車(chē)相撞，且要求人跳躍速度盡量小，則人跳上B車(chē)后，A車(chē)的速度多大？

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁課前預(yù)習(xí)：一、1、質(zhì)量，速度；2、mv，3、千克米/秒；4、速度，平行四邊形；5、末動(dòng)量，初動(dòng)量，p’-p,方向，大小。二、1、相互作用；2、內(nèi)部；3、以外，任一。三、1、不受外力，外力；2、不受，為零。四、1、相互作用，為零，守恒，m1v1’+m2v2’，動(dòng)量之和。五、1、高速，微觀粒子；2、所有。預(yù)習(xí)檢測(cè):1、0.22、C3、BC4、ABC〖典題探究〗例1〖解析〗取豎直向下為正方向，乒乓球的初動(dòng)量為：乒乓球的末動(dòng)量為：乒乓球動(dòng)量的變化為：=負(fù)號(hào)表示的方向與所取的正方向相反，即豎直向上。〖答案〗0.06kgm/s例2〖解析〗此題重在引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)不同的對(duì)象（系統(tǒng)），對(duì)應(yīng)不同的過(guò)程中，受力情況不同，總動(dòng)量可能變化，可能守恒。子彈從碰到木塊到進(jìn)入木塊的時(shí)間很短，彈簧未被壓縮，這個(gè)過(guò)程中，子彈和木塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒。子彈和木塊一起壓縮彈簧的過(guò)程中，三者組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒。在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中，重要的一項(xiàng)基本功是正確恰當(dāng)?shù)剡x取研究對(duì)象、研究過(guò)程，根據(jù)實(shí)際情況選用對(duì)應(yīng)的物理規(guī)律，不能生搬硬套。例3〖解析〗槽固定時(shí)，對(duì)m由機(jī)械能守恒定律得mgR＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)①槽不固定時(shí)，水平方向不受外力，水平方向動(dòng)量守恒，且全過(guò)程機(jī)械能守恒，設(shè)木塊到達(dá)槽口時(shí)速度為v1′，方向向右，槽速度為v2，方向向左，則由動(dòng)量守恒定律得：mv1′＝Mv2②由系統(tǒng)機(jī)械能守恒得：mgR＝eq\f(1,2)mv1′2＋eq\f(1,2)Mveq\o\al(2,2)③由①解得：v1＝eq\r(2gR).由②③解得v1′＝eq\r(\f(2MgR,M＋m)).所以eq\f(v1,v1′)＝eq\r(\f(m＋M,M)).例4〖解析〗(1)斜拋的手榴彈在水平方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在最高點(diǎn)處爆炸前的速度v1＝v0cos60°＝eq\f(1,2)v0.設(shè)v1的方向?yàn)檎较颍鐖D所示，由動(dòng)量守恒定律得：3mv1＝2mv1′＋mv2.其中爆炸后大塊彈片速度v1′＝2v0，小塊彈片的速度v2為待求量，解得v2＝－2.5v0，“－”號(hào)表示v2的方向與爆炸前速度方向相反．(2)爆炸過(guò)程中轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的化學(xué)能等于系統(tǒng)動(dòng)能的增量，即ΔEk＝eq\f(1,2)(2m)v1′2＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)(3m)veq\o\al(2,1)＝eq\f(27,4)mveq\o\al(2,0).例5〖解析〗研究船1和船2投來(lái)的麻袋組成的系統(tǒng)，由動(dòng)量守恒定律：(m1－m)v1－mv2＝0.研究船2和船1投來(lái)的麻袋組成的系統(tǒng)．由動(dòng)量守恒定律：(m2－m)v2－mv1＝(m2－m＋m)v解得：v1＝1m/s，v2＝9m/s.例6〖解析〗(1)由動(dòng)量守恒定律可知，系統(tǒng)的初動(dòng)量大小p＝(M＋m)v0(2)為避免兩車(chē)相撞，最終兩車(chē)和人具有相同速度，設(shè)為v，則由動(dòng)量守恒定律得(M＋m)v0＝(2M＋m)v解得v＝eq\f((M＋m)v0,2M＋m)1.3動(dòng)量守恒定律〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1．理解和掌握動(dòng)量的概念；2．能運(yùn)用牛頓第二定律和牛頓第三定律分析碰撞，導(dǎo)出動(dòng)量守恒的表達(dá)式；3．理解動(dòng)量守恒定律的確切含義和表達(dá)式，知道定律的適用條件和適用范圍；4．在理解動(dòng)量守恒定律的確切含義的基礎(chǔ)上正確區(qū)分內(nèi)力和外力；5．加深對(duì)動(dòng)量守恒定律的理解，進(jìn)一步練習(xí)用動(dòng)量守恒定律解決生產(chǎn)、生活中的問(wèn)題?！贾攸c(diǎn)難點(diǎn)〗1.應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解題的一般步驟2.能應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決簡(jiǎn)單動(dòng)量守恒的問(wèn)題〖課前預(yù)習(xí)〗一、動(dòng)量：1、定義：物體的______和______的乘積。2、定義式：p=______。3、單位：______。4、方向：動(dòng)量是矢量，方向與______的方向相同，因此動(dòng)量的運(yùn)算服從____________法則。5、動(dòng)量的變化量：（1）定義：物體在某段時(shí)間內(nèi)______與______的矢量差（也是矢量）。（2）公式：?P=____________（矢量式）。（3）方向：與速度變化量的方向相同，（4）同一直線上動(dòng)量變化的計(jì)算：選定一個(gè)正方向，與正方向同向的動(dòng)量取正值，與正方向反向的動(dòng)量取負(fù)值，從而將矢量運(yùn)算簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算。計(jì)算結(jié)果中的正負(fù)號(hào)僅代表______，不代表______。二、系統(tǒng)內(nèi)力和外力1、系統(tǒng)：____________的兩個(gè)或幾個(gè)物體組成一個(gè)系統(tǒng)。2、內(nèi)力：系統(tǒng)______物體間的相互作用力叫做內(nèi)力。3、外力：系統(tǒng)____________物體對(duì)系統(tǒng)______物體的作用力叫做外力。三、動(dòng)量守恒定律1、內(nèi)容：如果一個(gè)系統(tǒng)_________，或者_(dá)_________的矢量和為零，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。2、動(dòng)量守恒的條件：（1）系統(tǒng)______外力作用；（2）系統(tǒng)受外力作用，合外力______。四、動(dòng)量守恒定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律1．動(dòng)量守恒定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律在研究______問(wèn)題時(shí)結(jié)論一致．分析兩個(gè)小球在光滑水平桌面上的碰撞：(1)動(dòng)量守恒定律認(rèn)為：兩個(gè)小球組成的系統(tǒng)所受合外力______，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量______．(2)牛頓運(yùn)動(dòng)定律認(rèn)為：碰撞中的每個(gè)時(shí)刻都有F1＝－F2，所以，m1a1＝－m2a2.所以m1·eq\f(v1′－v1,Δt)＝－m2eq\f(v2′－v2,Δt)，即m1v1＋m2v2＝____________________.這表明：兩球作用前的動(dòng)量之和等于作用后的__________．(F1、F2分別表示兩小球所受另一個(gè)小球?qū)λ淖饔昧?，a1、a2分別表示兩小球的加速度，v1、v1′、v2、v2′分別表示兩小球的初、末速度)2．動(dòng)量守恒定律與牛頓運(yùn)動(dòng)定律兩種解題方法的對(duì)比(1)應(yīng)用過(guò)程：牛頓定律涉及碰撞過(guò)程中的力，而動(dòng)量守恒只涉及________兩個(gè)狀態(tài)，與過(guò)程中力的細(xì)節(jié)______．(2)當(dāng)力的形式很復(fù)雜，甚至是變化的時(shí)候，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決起來(lái)很復(fù)雜，甚至不能求解，此情況下應(yīng)用動(dòng)量守恒定律來(lái)解決可使問(wèn)題大大簡(jiǎn)化．五、動(dòng)量守恒定律的普適性1．動(dòng)量守恒定律既適用于低速運(yùn)動(dòng)，也適用于______運(yùn)動(dòng)，既適用于宏觀物體，也適用于__________．2．動(dòng)量守恒定律是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，它適用于目前為止物理學(xué)研究的______領(lǐng)域．〖預(yù)習(xí)檢測(cè)〗質(zhì)量為M=2kg的木塊靜止在光滑的水平面上，一顆質(zhì)量為m＝20g的子彈以v0＝100m/s的速度水平飛來(lái)，射穿木塊后以80m/s的速度飛去，則木塊速度大小為_(kāi)___________m/s。2.關(guān)于動(dòng)量守恒的條件,下列說(shuō)法正確的有()A.只要系統(tǒng)內(nèi)存在摩擦力,動(dòng)量不可能守恒B.只要系統(tǒng)受外力做的功為零,動(dòng)量守恒C.只要系統(tǒng)所受到合外力的沖量為零,動(dòng)量守恒D.系統(tǒng)加速度為零,動(dòng)量不一定守恒3．木塊a和b用一根輕彈簧連接起來(lái)，放在光滑水平面上，a緊靠在墻壁上，在b上施加向左的水平力使彈簧壓縮，如圖所示，當(dāng)撤去外力后，下列說(shuō)法中正確的是（）A．a(chǎn)尚未離開(kāi)墻壁前，a和b系統(tǒng)的動(dòng)量守恒B．a(chǎn)尚未離開(kāi)墻壁前，a與b系統(tǒng)的動(dòng)量不守恒C．a(chǎn)離開(kāi)墻后，a、b系統(tǒng)動(dòng)量守恒D．a(chǎn)離開(kāi)墻后，a、b系統(tǒng)動(dòng)量不守恒4．若用p1、p2表示兩個(gè)在同一直線上運(yùn)動(dòng)并相互作用的物體的初動(dòng)量，用p1′、p2′表示它們的末動(dòng)量，△p1、△p2表示它們相互作用過(guò)程中各自動(dòng)量的變化，則下列式子能表示動(dòng)量守恒的是()A．△p1＝—△p2B．p1+p2＝p1′+p2′C．△p1+△p2＝0D．△p1+△p2＝常數(shù)（不為零）〖典題探究〗〖例1〗一個(gè)質(zhì)量為m=40g的乒乓球自高處落下，以速度=1m/s碰地，豎直向上彈回，碰撞時(shí)間極短，離地的速率為=0.5m/s。求在碰撞過(guò)程中，乒乓球動(dòng)量變化為多少？〖例2〗如圖所示，子彈打進(jìn)與固定于墻壁的彈簧相連的木塊，此系統(tǒng)從子彈開(kāi)始入射木塊到彈簧壓縮到最短的過(guò)程中，子彈與木塊作為一個(gè)系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒？說(shuō)明理由。〖例3〗如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m的木塊，從半徑為R、質(zhì)量為M的1/4光滑圓槽頂端由靜止滑下．在槽被固定和可沿著光滑平面自由滑動(dòng)兩種情況下，木塊從槽口滑出時(shí)的速度大小之比為多少？〖例4〗以初速度v0與水平方向成60°角斜向上拋出的手榴彈，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)炸成質(zhì)量分別是m和2m的兩塊．其中質(zhì)量大的一塊沿著原來(lái)的方向以2v0的速度飛行．求：(1)質(zhì)量較小的另一塊彈片速度的大小和方向；(2)爆炸過(guò)程中有多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為彈片的動(dòng)能．〖例5〗如圖所示，兩只小船平行逆向航行，航線鄰近，當(dāng)它們頭尾相齊時(shí)，每一只船上各投質(zhì)量m＝50kg的一只麻袋到對(duì)面船上去，結(jié)果載重較小的一只船停了下來(lái)，另一只船以v＝8.5m/s的速度沿原方向航行．設(shè)兩只船及船上的載重量各為m1＝500kg，m2＝1000kg，問(wèn)在交換麻袋前兩只船的速率各為多少？(水的阻力不計(jì))〖例6〗(2009·南京調(diào)研)如圖16－3－4所示，光滑水平面上A、B兩小車(chē)質(zhì)量都是M，A車(chē)頭站立一質(zhì)量為m的人，兩車(chē)在同一直線上相向運(yùn)動(dòng)．為避免兩車(chē)相撞，人從A車(chē)躍到B車(chē)上，最終A車(chē)停止運(yùn)動(dòng)，B車(chē)獲得反向速度v0，試求：(1)兩小車(chē)和人組成的系統(tǒng)的初動(dòng)量大??；(2)為避免兩車(chē)相撞，且要求人跳躍速度盡量小，則人跳上B車(chē)后，A車(chē)的速度多大？

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁課前預(yù)習(xí)：一、1、質(zhì)量，速度；2、mv，3、千克米/秒；4、速度，平行四邊形；5、末動(dòng)量，初動(dòng)量，p’-p,方向，大小。二、1、相互作用；2、內(nèi)部；3、以外，任一。三、1、不受外力，外力；2、不受，為零。四、1、相互作用，為零，守恒，m1v1’+m2v2’，動(dòng)量之和。五、1、高速，微觀粒子；2、所有。預(yù)習(xí)檢測(cè):1、0.22、C3、BC4、ABC〖典題探究〗例1〖解析〗取豎直向下為正方向，乒乓球的初動(dòng)量為：乒乓球的末動(dòng)量為：乒乓球動(dòng)量的變化為：=負(fù)號(hào)表示的方向與所取的正方向相反，即豎直向上?！即鸢浮?.06kgm/s例2〖解析〗此題重在引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)不同的對(duì)象（系統(tǒng)），對(duì)應(yīng)不同的過(guò)程中，受力情況不同，總動(dòng)量可能變化，可能守恒。子彈從碰到木塊到進(jìn)入木塊的時(shí)間很短，彈簧未被壓縮，這個(gè)過(guò)程中，子彈和木塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒。子彈和木塊一起壓縮彈簧的過(guò)程中，三者組成的系統(tǒng)動(dòng)量不守恒。在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中，重要的一項(xiàng)基本功是正確恰當(dāng)?shù)剡x取研究對(duì)象、研究過(guò)程，根據(jù)實(shí)際情況選用對(duì)應(yīng)的物理規(guī)律，不能生搬硬套。例3〖解析〗槽固定時(shí)，對(duì)m由機(jī)械能守恒定律得mgR＝eq\