山东省专用2024_2025学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.docVIP

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第3节动量守恒定律

1.相互作用的两个或多个物体组成的整体叫系统，系统内部物

体间的力叫内力。

2．系统以外的物体施加的力，叫外力。

3．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。

一、系统内力和外力

1．系统：相互作用的两个或多个物体组成的整体。

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。

二、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零，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矢量和为零。

4．普适性：动量守恒定律是一个独立的试验规律，它适用于目前为止物理学探讨的一切领域。

1．自主思索——判一判

(1)假如系统的机械能守恒，则动量也肯定守恒。(×)

(2)只要系统内存在摩擦力，动量就不行能守恒。(×)

(3)只要系统受到的外力做的功为零，动量就守恒。(×)

(4)只要系统所受到合外力的冲量为零，动量就守恒。(√)

(5)系统加速度为零，动量不肯定守恒。(×)

2．合作探究——议一议

(1)假如在马路上有三辆汽车发生了追尾事故，将前面两辆汽车看作一个系统，最终面一辆汽车对中间汽车的作用力是内力，还是外力？假如将后面两辆汽车看作一个系统呢？

提示：内力是系统内物体之间的作用力，外力是系统以外的物体对系统以内的物体的作用力。一个力是内力还是外力关键是看所选择的系统。假如将前面两辆汽车看作一个系统，最终面一辆汽车对中间汽车的作用力是系统以外的物体对系统内物体的作用力，是外力；假如将后面两辆汽车看作一个系统，最终面一辆汽车与中间汽车的作用力是系统内物体之间的作用力，是内力。

(2)动量守恒定律和牛顿运动定律的适用范围是否一样？

提示：动量守恒定律比牛顿运动定律的适用范围要广。自然界中，大到天体的相互作用，小到质子、中子等基本粒子间的相互作用都遵循动量守恒定律，而牛顿运动定律有其局限性，它只适用于低速运动的宏观物体，对于运动速度接近光速的物体，牛顿运动定律不再适用。

对动量守恒定律的理解

1．对动量守恒定律条件的理解

(1)系统不受外力作用，这是一种志向化的情形，如宇宙中两星球的碰撞，微观粒子间的碰撞都可视为这种情形。

(2)系统受外力作用，但所受合外力为零。像光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形。

(3)系统受外力作用，但当系统所受的外力远远小于系统内各物体间的内力时，系统的总动量近似守恒。例如，抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间，弹片所受火药爆炸时的内力远大于其重力，重力完全可以忽视不计，系统的动量近似守恒。

(4)系统受外力作用，所受的合外力不为零，但在某一方向上合外力为零，则系统在该方向上动量守恒。

2．动量守恒的五个特性

(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。

1．[多选]关于动量守恒的条件，下列说法正确的有()

A．只要系统内存在摩擦力，动量不行能守恒

B．只要系统所受合外力所做的功为零，动量守恒

C．只要系统所受的合外力为零，动量守恒

D．系统加速度为零，动量肯定守恒

解析：选CD系统不受外力或者所受外力的矢量和为零时，系统动量守恒。当外力远远小于内力时，系统动量也可看作守恒。系统内存在摩擦力，合外力也可为零，故A错。系统合外力做功为零，可能是合外力为零，可能是位移为零，可能是合外力方向垂直于速度方向，比如匀速圆周运动，动量不肯定守恒，B项错误，选项C、D正确。

2．[多选]如图所示，小车与木箱紧挨着静止放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右快速推出木箱。关于上述过程，下列说法中正确的是()

A．男孩和木箱组成的系统动量守恒

B．小车与木箱组成的系统动量守恒

C．男孩、小车与木箱三