浙江专版2024年高中物理第十六章动量守恒定律第3节动量守恒定律讲义含解析新人教版选修3_5.docVIP

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动量守恒定律

动量守恒定律

[探新知·基础练]

1．系统、内力和外力

(1)系统：

相互作用的两个或几个物体组成一个整体。

(2)内力：

系统内部物体间的相互作用力。

(3)外力：

系统以外的物体对系统以内的物体的作用力。

2．动量守恒定律

(1)内容：

假如一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。

(2)表达式：

对两个物体组成的系统，常写成：

p1＋p2＝p1′＋p2′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′。

(3)适用条件：

系统不受外力或者所受外力的矢量和为0。

[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)

1．系统的动量守恒时，机械能也肯定守恒。(×)

2．应用动量守恒定律m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′时，速度应相对同一参考系。(√)

[释疑难·对点练]

对动量守恒定律的理解

1．对系统“总动量保持不变”的理解

(1)系统在整个过程中随意两个时刻的总动量都相等，不仅仅是初、末两个状态的总动量相等。

(2)系统的总动量保持不变，但系统内每个物体的动量可能都在不断改变。

(3)系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和，总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变。

2．动量守恒定律的成立条件

(1)系统不受外力或所受合外力为0。

(2)系统受外力作用，合外力也不为0，但合外力远远小于内力。这种状况严格地说只是动量近似守恒，但却是最常见的状况。

(3)系统所受到的合外力不为0，但在某一方向上合外力为0，或在某一方向上外力远远小于内力，则系统在该方向上动量守恒。

3．动量守恒定律的几特性质

(1)矢量性：定律的表达式是一个矢量式。其矢量性表现在：

①该式说明系统的总动量在相互作用前后不仅大小相等，方向也相同；

②在求初、末状态系统的总动量p＝p1＋p2＋…和p′＝p1′＋p2′＋…时，要按矢量运算法则计算。假如各物体动量的方向在同始终线上，要选取一正方向，将矢量运算转化为代数运算。

(2)相对性：在动量守恒定律中，系统中各物体在相互作用前后的动量必需相对于同一惯性系，各物体的速度通常均为对地的速度。

(3)条件性：动量守恒定律的成立是有条件的，应用时肯定要首先推断系统是否满意守恒条件。

(4)同时性：动量守恒定律中p1、p2、…必需是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量，p1′、p2′、…必需是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量。

(5)普适性：动量守恒定律不仅适用于两个物体组成的系统，也适用于多个物体组成的系统；不仅适用于宏观物体组成的系统，也适用于微观粒子组成的系统。

[试身手]

如图所示，竖直墙壁两侧固定着两轻质弹簧，水平面光滑，一弹性小球在两弹簧间往复运动，把小球和弹簧视为一个系统，则小球在运动过程中()

A．系统的动量守恒，动能守恒

B．系统的动量守恒，机械能守恒

C．系统的动量不守恒，机械能守恒

D．系统的动量不守恒，动能守恒

解析：选C小球与弹簧组成的系统在小球与弹簧作用的时间内受到了墙的作用力，故系统动量不守恒。系统内只发生动能和弹性势能的相互转化，故机械能守恒，选项C正确。

系统动量守恒的条件

系统动量守恒的条件是系统不受外力或所受的合外力为零，另外还存在某一方向动量守恒的状况，留意动量守恒与机械能守恒条件不同，不行混淆。

[典例1]把一支枪水平地固定在小车上，小车放在光滑的水平地面上，枪放射出子弹时，下列关于枪、子弹和车的说法中正确的是()

A．枪和子弹组成的系统动量守恒

B．枪和车组成的系统动量守恒

C．若子弹和枪筒之间的摩擦忽视不计，枪、车和子弹组成系统的动量才近似守恒

D．枪、子弹和车组成的系统动量守恒

[思路点拨]一是选好探讨的系统，二是分析系统是否受到外力的作用。

[解析]选D枪放射子弹的过程中，它们的相互作用力是火药的爆炸力和子弹在枪筒中运动时与枪筒间的摩擦力，枪和车一起在水平地面上做变速运动，枪和车之间也有作用力。假如选取枪和子弹为系统，则车给枪的力为外力，选项A错；假如选取枪和车为系统，则子弹对枪的作用力为外力，选项B错；假如选取车、枪和子弹为系统，爆炸力和子弹与枪筒间的摩擦力均为内力，系统在水平方向上不受外力，整体遵守动量守恒的条件，故选项C错，D对。

应用动量守恒定律时，首先应对物理过程中的相互作用状况进行细致的分析，并在此基础上合理地划分适用动量守恒的系统，即明确探讨对象和过程。推断系统的动量

是否守恒时，要区分清晰系统中的物体所受的力哪些是内力、哪些是外力。

动量守恒定律的应用

应用动量守恒定律的解题步骤

(1)确定相互作用的系统为探讨对象。

(2)分析探讨对象所受的外力。

(3)推断系统是否符合动量守恒的条件。

(4)规定正方向，确定初、末状态动量的正、负号。

(5)依据动量守恒定律