第一章 培优课二 动量守恒定律的应用（课件PPT)-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

第一章　动量守恒定律 培优课二　动量守恒定律的应用 课件使用说明 本课件使用Office2016制作，请使用相应软件打开并使用。 本课件文本框内容可编辑，单击文本框即可进行修改和编辑。 本课件理科公式均采用微软公式制作，如果您是Office2007或WPS 2021年4月份以前的版本，会出现包含公式及数字无法编辑的情况，请您升级软件享受更优质体验。 由于WPS软件原因，少量电脑可能存在理科公式无动画的问题，请您安装Office 2016或以上版本即可解决该问题。 　　[学习目标] 1. 两类碰撞模型的灵活应用（科学思维）.2.会应用动量守恒 定律解决“某一方向动量守恒”问题（科学思维）.3.动量守 恒定律在“临界问题”中的应用（科学思维）. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 课堂·深度探究 课末·随堂演练 课时作业（五） 如果系统所受的合外力不等于零，外力也不是远小于内力，这 时系统动量不守恒，也不能认为近似守恒，但是若在某一方向 上不受外力或所受合外力的分量等于零，或者某一方向上的外 力远小于内力，那么在这一方向上系统动量守恒. 课堂　深度探究 考点1　某一方向上的动量守恒问题 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【例题1】如图所示，光滑水平面上静止着一辆质量为M的小 车，小车上有一光滑的、半径为R的圆弧轨道.现有一质量为 m的光滑小球从轨道的上端由静止开始释放，下列说法正确的 是（　　） A. 小球下滑过程中，小车和小球组成的系统总动量守恒 B. 小球下滑过程中，小车和小球组成的系统总动量不守恒 C. 小球下滑过程中，小车和小球组成的系统在水平方向上动 量不守恒 D. 小球下滑过程中，小车和小球组成的系统机械能不守恒 答案：B　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 7 解析：当小球沿光滑曲面下滑时，小球和小车组成的系统合力 不为零，动量不守恒，但小车和小球在水平方向上的合力为 零，此方向上动量守恒，选项A、C错误，B正确；系统除重力 无外力做功，小车和小球组成的系统机械能守恒，选项D错误. 思维导引：小球下滑过程中，小球和小车组成的系统处于失重 状态，即所受合外力不为零，系统动量不守恒. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【变式1】如图所示，质量为0.5 kg的小球在离车底面高度20 m处以一定的初速度向左水平抛出，落在以7.5 m/s的速度沿光 滑的水平面向右匀速行驶的敞篷小车中，小车的底面上涂有一 层油泥，车与油泥的总质量为4 kg，若小球落在车的底面前瞬 间的速度是25 m/s，则当小球和小车相对静止时，小车的速度 是（g取10 m/s2）（　　） A. 5 m/s B. 4 m/s C. 8.5 m/s D. 9.5 m/s 答案：A　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：由平抛运动规律可知，小球下落的时间t＝＝ s ＝2 s，在竖直方向的速度vy＝gt＝20 m/s，水平方向的速度vx＝ m/s＝15 m/s，取小车初速度的方向为正方向，由 于小球和小车的相互作用满足水平方向上的动量守恒，则m车v0 －m球vx＝（m车＋m球）v，解得v＝5 m/s，选项A正确. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 多个物体相互作用时，物理过程往往比较复杂，分析此类问题 时应注意： 考点2　动量守恒定律在多物体、多过程问题中的应用 （1）灵活选取研究对象：有时需应用整体系统动量守恒， 有时只需应用部分物体系统动量守恒.研究对象的选取，一 是取决于系统是否满足动量守恒的条件，二是根据所研究问 题的需要. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （2）灵活进行运动过程的选取与分析：通常对全程进行分段 分析，并找出联系各阶段的状态量.列式时有时需要分过程多 次应用动量守恒定律，有时只需针对初、末状态建立动量守恒 的关系式. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【例题2】如图所示，在光滑水平面上有两个并排静止放置的 木块A、B，已知mA＝0.5 kg，mB＝0.3 kg.现有质量m0＝0.08 kg的小物块C以初速度v0＝25 m/s在A表面沿水平方向向右滑 动，由于C与A、B间均有摩擦，C最终停在B上，B、C最后的 共同速度v＝2.5 m/s.求： （1）木块A的最终速度的大小； 解析：（1）设木块A的最终速度为v1，整个系统不受外力作 用，由动量守恒定律可得m0v0＝mAv1＋（mB＋m0）v， 解得v1＝2.1 m/s. 答案：（1）2.1 m/s 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （2）小物块C滑离木块A的瞬时速度的大小. 解析：（2）由题意可知，小物块C刚滑离木块A时，木块A、B 的速度相同，由动量守恒定律可得 m0v0＝m0v2＋（mA＋mB）v1， 解得v2＝4 m/s. 答案：（2）4 m/s 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 思维导引：整个系统内存在摩擦力，但是系统外不受力，系统 的动量守恒，分不同的阶段列出动量守恒定律的表达式，结合 题给条件，即可求解所需的问题. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【变式2】甲、乙两个溜冰者质量分别为48 kg和50 kg，甲手里 拿着质量为2 kg的球，两人均以2 m/s的速率，在光滑的冰面上 沿同一直线相向滑行，甲将球传给乙，乙再将球传给甲，这样 抛接几次后，球又回到甲的手里，乙的速度为零，不计空气阻 力，则此时甲的速度大小为（　　） A. 0 B. 2 m/s C. 4 m/s D. 无法确定 答案：A　 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：由题意可知，整个系统不受外力作用，系统动量守恒， 由动量守恒定律可得（m甲＋m球）v甲＋m乙v乙＝（m甲＋m球）v' 甲，代入数据解得v甲＝0，选项A正确. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 在动量守恒的应用中，常常出现相互作用的两物体相距最近 （或最远），恰好不相撞，弹簧最长（或最短）或物体开始反 向运动等临界状态，其临界条件常常表现为两物体的相对速度 关系或相对位移关系，这些特定关系的判断是求解这类问题的 关键. 动量守恒定律应用中还有以下常见临界情形 考点3　动量守恒定律在临界问题中的应用 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （1）光滑水平面上的A物体以速度v去撞击静止的B物体，A、 B两物体相距最近时，两物体速度必定相等，此时弹簧最短， 其压缩量最大. （2）物体A以速度v0滑到静止在光滑水平面上的足够长的小车 B上，当A、B两物体的速度相等时，A在B上滑行的距离最远. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （3）质量为M的滑块静止在光滑水平面上，滑块的光滑弧面 底部与水平面相切，一个质量为m的小球以速度v0向滑块滚来. 设小球不能越过滑块，则小球到达滑块上的最高点（即小球竖 直方向上的速度为零）时，两物体的速度肯定相等（方向为水 平向右）. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【例题3】如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货 物）分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度 分别为2v0、v0，为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的 货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货 物的最小速度.（不计水的阻力） 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为vmin，抛出货 物后船的速度为v1，甲船上的人接到货物后船的速度为v2， 由动量守恒定律得12mv0＝11mv1－mvmin，① 10m×2v0－mvmin＝11mv2，② 为避免两船相撞，两船之后的速度应满足v1＝v2，③ 联立①②③式解得vmin＝4v0. 答案：4v0 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 思维导引：乙船上的人抛出货物后的速度与甲船上的人接住货 物后的速度相等是两船刚好不相撞的临界条件. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 【变式3】甲、乙两小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏，甲 和他的冰车质量共为M＝30 kg，乙和他的冰车质量也是30 kg，游戏时，甲推着一个质量为m＝15 kg的箱子和他一起以大 小为v0＝2.0 m/s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来， 为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处 时，乙迅速把它抓住，若不计冰面的摩擦力，求： 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 （1）甲至少要以多大的速度（相对地面）将箱子推出，才能 避免与乙相撞？ 解析：（1）设三个物体的共同速度为v，根据系统动量守恒定 律有（M＋m）v0－Mv0＝（M＋m＋M）v， 解得v＝0.40 m/s. 设箱子被推出时速度为v'，根据箱子、乙二者动量守恒有 mv'－Mv0＝（M＋m）v， 解得v'＝5.2 m/s. 答案：（1）5.2 m/s 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：（2）根据动能定理，甲对箱子所做的功为 W＝mv'2－m＝172.8 J. 答案：（2）172.8 J （2）甲推出箱子时对箱子做了多少功？ 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 1. （某方向上动量守恒问题）如图所示，质量为m＝1 kg的小 物块在距离车底部h＝20 m高处以一定的初速度向左被水平抛 出，落在以v0＝7.5 m/s的速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞 篷小车中，小车足够长，质量为M＝4 kg，设小物块在落到车 底前瞬间的速度大小是25 m/s，g取10 m/s，则当小物块与小车 相对静止时，小车的速度大小是（　　） A. 1 m/s B. 3 m/s C. 9 m/s D. 11 m/s 答案：B　 课末　随堂演练 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：小物块做平抛运动，下落时间为t＝＝2 s，小物块落 到车底前瞬间，竖直方向速度大小为vy＝gt＝10×2 m/s＝20 m/s，小物块在落到车底前瞬间的速度大小是v＝25 m/s，根据 平行四边形定则可知，小物块水平方向的速度大小为vx＝ ＝m/s＝15 m/s，小物块与车在水平方向 上动量守恒，以向右为正方向，由动量守恒定律有Mv0－mvx＝ （M＋m）v共，解得v共＝3 m/s，选项B正确. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 2. 如图所示，两块厚度相同的木块A、B，紧靠着放在光滑的 桌面上，质量分别为2.0 kg、0.9 kg，它们的下表面光滑，上 表面粗糙，另有质量为0.10 kg的铅块C（大小可以忽略）以10 m/s的速度恰好水平向右滑到A的上表面，由于摩擦，铅块C最 后停在木块B上，此时B、C的共同速度v＝0.5 m/s，求铅块C 刚滑到B上时的速度大小. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：由题意可知，整个系统不受外力，设木块A的速度为 v1，铅块C刚滑上B时的速度大小为v2，由动量守恒定律可得， 当铅块C刚滑上B时，对整个系统有m0v0＝m0v2＋（mA＋mB） v1，对整个过程有m0v0＝mAv1＋（mB＋m0）v， 联立解得v2＝2.75 m/s. 答案：2.75 m/s 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 3. （临界极值问题）如图所示，甲车质量m1＝20 kg，车上有 质量m0＝50 kg的人，甲车（连同车上的人）以v＝3 m/s的速度 向右滑行，此时质量m2＝50 kg的乙车正以v0＝1.8 m/s的速度 迎面滑来，为了避免两车相撞，当两车相距适当距离时，人从 甲车跳到乙车上，求人跳出甲车的水平速度（相对地面）应当 在什么范围以内才能避免两车相撞？不计地面和小车的摩擦， 且乙车足够长. 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 解析：人跳到乙车上后，如果两车同向运动，甲车的速度小 于或等于乙车的速度就可以避免两车相撞， 以人、甲车、乙车组成系统，由水平方向动量守恒定律得 （m1＋m0）v－m2v0＝（m1＋m2＋m0）v'，解得v'＝1 m/s； 以人与甲车为一系统，人跳离甲车过程，在水平方向上的动 量守恒，则有（m1＋m0）v＝m1v'＋m0vt，解得vt＝3.8 m/s； 因此，只要人跳离甲车的速度vt≥3.8 m/s，就可以避免两 车相撞. 答案：不小于3.8 m/s 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 课时作业（五） （建议用时：40分钟） 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 课时作业（五） 返回目录 物理　选择性必修　第一册 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 $$