2018高中物理第十六章动量守恒定律第3节动量守恒定律课下作业3-5.

课时1实验：探究碰撞中的不变量对应学生用书P1一、选择题1．在气垫导轨上进行“探究碰撞中的不变量”实验时首先应该做的是()A．给气垫导轨通气B．给光电计时器进行归零处理C．把滑块放到导轨上D．检查挡光片通过光电门时是否能够挡光计时答案A解析为保护气垫导轨，实验时应该先给它通气。

故A正确。

2．在用气垫导轨进行“探究碰撞中的不变量”实验时，不需要测量的物理量是()A．滑块的质量B．挡光的时间C．挡光片的宽度D．光电门的高度答案D解析从实验原理出发进行分析，A、B、C三个选项都是必须要测量的物理量。

故选D。

3．对于“探究碰撞中的不变量”实验最终的结论m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，下列说法正确的是()A．仅限于一维碰撞B．任何情况下m1v21＋m2v22＝m1v1′2＋m2v2′2也一定成立C．式中的v1、v2、v1′、v2′都是速度的大小D．式中的不变量是m1和m2组成的系统的质量与速度乘积的矢量和答案D解析这个实验虽然是在一维情况下设计的实验，但结论具有普遍性，对各种碰撞均成立，A错误；系统的质量与速度乘积的矢量和在碰撞前后为不变量是实验的结论，B项中的结论不成立，而速度是矢量，应考虑方向。

故B、C错误，D正确。

4．(多选)在利用气垫导轨做“探究碰撞中的不变量”实验中，下列哪些因素可导致实验误差()A．导轨安放不水平B．滑块上挡光板倾斜C．两滑块质量不相等D．两滑块碰后粘在一起答案AB解析导轨不水平将导致滑块速度受重力作用影响，从而产生实验误差，A 正确；挡光板倾斜会导致挡光板宽度不等于挡光阶段滑块通过的位移，使滑块的速度测量出现误差，进而导致实验误差，B正确；实验中并不要求两滑块的质量相等，C错误；两滑块碰后粘在一起只意味着碰撞过程机械能损失最大，并不影响碰撞中的守恒量，D错误。

5．(多选)用如图所示的装置探究碰撞中的不变量时，下列注意事项正确的是()A．A球到达最低点时，两球的球心连线可以不水平B．A球到达最低点时，两球的球心连线要水平C．由静止释放A球，以便较准确地计算小球碰撞前的速度D．两球必须都是刚性球，且质量相同答案BC解析要保证碰撞是一维对心碰撞，必须保证碰撞时两球的球心在同一高度，A错误，B正确；由于计算碰撞前速度时用到了动能定理：mgh＝12m v2－0，故要求初速度为0，即A球应由静止释放，C正确；本实验中对小球是否有弹性及质量是否相等均无要求，D错误。

二 子弹打木块模型
1.子弹打木块的过程很短暂，认为该过程内力远大于外力，系统动量守恒. 2.在子弹打木块过程中摩擦生热，系统机械能不守恒，机械能向内能转化. 3.若子弹不穿出木块，二者最后有共同速度，机械能损失最多.
例2 如图2所示，在水平地面上放置一质量为M的木块，一质量为m的子弹以水平速 度v射入木块(时间极短且未穿出)，若木块与地面间的动摩擦因数为μ，求：(重力加 速度为g)
例3 如图3所示，A、B、C三个小物块放置在光滑水平面上，A紧靠竖直墙壁，A、B
之间用水平轻弹簧拴接且轻弹簧处于原长，它们的质量分别为mA＝m，mB＝2m，mC ＝m.现给C一水平向左的速度v0，C与B发生碰撞并粘合在一起.试求： (1)A离开墙壁前，弹簧的最大弹性势能；
答案 16mv02
图3
解析 B、C碰撞前后动量守恒，以水平向左为正方向，则mv0＝3mv， 弹簧压缩至最短时弹性势能最大，由机械能守恒定律可得：Epm＝12×3mv2 联立解得：Epm＝16mv02
针对训练 如图4所示，A、B、C三个木块的质量均为m，置于光滑的水平面上，B、 C之间有一轻质弹簧，弹簧的两端与木块接触而不固连.将弹簧压紧到不能再压缩时用 细线把B和C相连，使弹簧不能伸展，以至于B、C与弹簧可视为一个整体.现A以初速 度v0沿B、C的连线方向朝B运动，与B相碰并粘合在一起以后，细线突然断开，弹簧 伸展，从而使C与A、B分离.已知C离开弹簧后的速度恰为v0.求弹簧释放的弹性势能.
解析 方法一：B向右加速过程的位移设为x2. 则 μmgx2＝12×3mv2 解得：x2＝332vμ0g2 木板的最小长度：L＝x1－x2＝38vμ0g2
方法二：从A滑上B至达到共同速度的过程中，由能量守恒得： μmgL＝12mv02－12(m＋3m)v2 得：L＝38vμ0g2.

选修3-5第十六章动量守恒定律过去的思路冲量和动量的概念↓由牛顿第二定律导出动量定理↓由动量定理导出动量守恒定律↓最后告诉学生：动量守恒定律的适用范围更广**********************************************现在的思路：出发点――“守恒”的重要性，而非牛顿定律寻找碰撞中的不变量↓碰撞中两个物体的m1v1 + m2v2可能是不变的↓定义动量↓经过几代物理学家的探索与争论……共识――动量守恒定律↓动量守恒定律与牛顿定律的关系，动量定理（物理规律的自恰）↓动量守恒定律的普适性思路与过去相比有很大的不同――科学思想、科学方法第1节实验：探究碰撞中的不变量思路：碰撞是常见的现象，宏观、微观P2演示A、B是两个悬挂起来的钢球，质量相等。

使B球静止，拉起A 球，放开后A与B碰撞，观察碰撞前后两球运动的变化。

换为质量相差较多的两个小球，重做以上实验。

一般情况下是否也有不变的量？在实验中寻找不变的量。

器材可选：气垫导轨、平板小车、线悬的小球……P2课文，描述思路：……质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”。

速度在碰撞前后是变化的……物体的质量与它的速度的乘积也在变化……那么，两个物体各自的质量与自己的速度的乘积之和是不是不变量？m1 v1 + m2v2 = m1 v1’ + m2 v2’？或者，各自的质量与自己的速度的二次方的乘积之和是不变量？m1 v12+ m22 = m1 v1’2 + m2 v2’2也许，两个物体的速度与自己质量的比值之和在碰撞前后保持不变？+ = + ？……P3课文，进一步讨论可能的情况：碰撞可能有很多情形……两个质量相同的物体相碰撞，两个质量相差悬殊的物体相碰撞，两个速度大小相同、方向相反的物体相碰撞，一个运动物体与一个静止物体相碰撞…………碰撞时可能中间通过弹簧接触，碰后分开……碰后也可能粘在一起不再分开……我们寻找的不变量必须在各种碰撞的情况下都不改变，这样才符合要求。

江西省宜春市宜春中学高中物理第16章动量守恒定律应用1 新人教版选修3-5一．知识导学(6分钟)1.动量守恒定律的内容相互作用的几个物体组成的系统，如果不受外力作用，或它们受到的外力之和为0，则系统的总动量保持不变.2.动量守恒定律的适用条件内力不改变系统的总动量，外力才能改变系统的总动量，在下列三种情况下，可以使用动量守恒定律：（1）系统不受外力或所受外力的矢量和为0.（2）系统所受外力远小于内力，如碰撞或爆炸瞬间，外力可以忽略不计.（3）系统某一方向不受外力或所受外力的矢量和为0，或外力远小于内力，则该方向动量守恒（分动量守恒）3. 动量守恒定律的不同表达形式及含义（1）p=p′（系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p′）；（2）ΔΡ=0(系统总动量的增量等于0)；（3）ΔΡ1=- ΔΡ2（两个物体组成的系统中，各自动量增量大小相等、方向相反）。

二．自主学习、独立思考（8分钟）例：质量均为M的两船A、B静止在水面上，A船上有一质量为m的人以速度v1跳向B船，又以速度v2跳离B船，再以v3速度跳离A船……，如此往返10次，最后回到A船上，此时A、B两船的速度之比为多少？1. 思考应用动量守恒定律的一般解题步骤？2. 应用动量守恒定律的注意点？3. 生活生产中的应用。

三．合作交流、互相质疑（8分钟）全体学生分组讨论整理思路四．展示小组学习成果（5分钟）各组派代表到前后黑板展示汇报五．老师点评与答疑（8分钟）对各组展示给予点评，对重点知识强调。

解答学生提出的问题。

六．当堂检测（5分钟）1．木块a和b用一根轻弹簧连接起来，放在光滑水平面上，a紧靠在墙壁上，在b上施加向左的水平力使弹簧压缩，如图1所示，当撤去外力后，下列说法中正确的是 [ ]A．a尚未离开墙壁前，a和b系统的动量守恒B．a尚未离开墙壁前，a与b系统的动量不守恒C．a离开墙后，a、b系统动量守恒D．a离开墙后，a、b系统动量不守恒2．甲球与乙球相碰，甲球的速度减少5m/s，乙球的速度增加了3m/s，则甲、乙两球质量之比m甲∶m 乙是 [ ]A．2∶1 B．3∶5 C．5∶3 D．1∶23．光滑水平面上停有一平板小车，小车上站有两人，由于两人朝同一方向跳离小车，而使小车获得一定速度，则下面说法正确的是 [ ]A．两人同时相对于地以2m/s的速度跳离，比两人先后相对于地以2m/s的速度跳离使小车获得速度要大些B．两人同时相对于地以2m/s的速度跳离与两人先后相对于地以2m/s的速度跳离两种情况下，小车获得的速度是相同的C．两人同时相对于车以2m/s的速度跳离，比两人先后相对于车以2m/s的速度跳离，使小车获得的速度要大些D．两人同时相对于车以2m/s的速度跳离，比两人先后相对于车以2m/s的速度跳离，使小车获得的速度要小些七．课后练习（30分钟）4．A、B两球在光滑水平面上相向运动，两球相碰后有一球停止运动，则下述说法中正确的是 [ ] A．若碰后，A球速度为0，则碰前A的动量一定大于B的动量B．若碰后，A球速度为0，则碰前A的动量一定小于B的动量C．若碰后，B球速度为0，则碰前A的动量一定大于B的动量D．若碰后，B球速度为0，则碰前A的动量一定小于B的动量5．在光滑水平面上有A、B两球，其动量大小分别为10kg·m/s与15kg·m/s，方向均为向东，A球在B球后，当A球追上B球后，两球相碰，则相碰以后，A、B两球的动量可能分别为 [ ] A．10kg·m/s，15kg·m/sB．8kg·m/s，17kg·m/sC．12kg·m/s，13kg·m/sD．-10kg·m/s，35kg·m/s6．分析下列情况中系统的动量是否守恒 [ ]A．如图2所示，小车停在光滑水平面上，车上的人在车上走动时，对人与车组成的系统B．子弹射入放在光滑水平面上的木块中对子弹与木块组成的系统(如图3)C．子弹射入紧靠墙角的木块中，对子弹与木块组成的系统D．斜向上抛出的手榴弹在空中炸开时7．一平板小车静止在光滑的水平地面上，甲乙两个人背靠站在车的中央，当两人同时向相反方向行走，如甲向小车左端走，乙向小车右端走，发现小车向右运动，则 [ ]A．若两人质量相等，则必定v甲＞v乙B．若两人的质量相等，则必定v甲＜v乙C．若两人的速度相等，则必定m甲＞m乙D．若两人的速度相等，则必定m甲＜m乙8．质量为M的原子核，原来处于静止状态，当它以速度V放出一个质量为m的粒子时，剩余部分的速度为 [ ]A．mV/(M-m)B．-mV/(M—m)C．mV/(M+m)D．-mV/(M＋m)9．如图4所示，光滑水平面上两小车中间夹一压缩了的轻弹簧，两手分别按住小车，使它们静止，若以两车及弹簧组成系统，则下列说法中正确的是 [ ]A．两手同时放开后，系统总量始终为零B．先放开左手，后放开右手后动量不守恒C．先放开左手，后放开右手，总动量向左D．无论何时放手，只要两手放开后在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零10. .如图所示，abc是光滑的轨道，其中ab是水平的，bc为与ab相切的位于竖直平面内的半圆，半径R ＝0.30 m.质量m＝0.20 kg的小球A静止在轨道上，另一质量M＝0.60 kg、速度v0＝5.5 m/s的小球B与小球A正碰.已知相碰后小球A恰好能够到达半圆的最高点c，求碰撞后小球B的速度.（重力加速度g取10 m/s2）答案1．B C2．B3．B C4．A D5．B6．A B D7．A C8．B9．A C D10：4.2 m/s ，方向与v 0方向相同解析：设小球A 碰后的速度为v 1，到达半圆最高点c 时的速度为v 2.在c 点：m R v 22=mg①小球A 碰后到c 点的过程，机械能守恒，则： 21mv 12=21mv 22+2mgR ②设B 碰撞后的速度为v B ，A 、B 碰撞过程中动量守恒，则：Mv 0=Mv B +mv 1 ③代入数据解①②③组成的方程组得：v B =4.2 m/s ，方向与v 0方向相同.。