第1章 1.3 动量守恒定律（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册（人教版2019）

3　动量守恒定律 知识点 1 系统、内力和外力 必备知识 清单破 1.系统:由两个(或多个)相互作用的物体构成的整体。 2.内力:系统中物体间的作用力。 3.外力:系统以外的物体施加给系统内物体的力。 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 1.内容:如果一个系统不受外力,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 知识点 2 动量守恒定律 3.适用条件 (1)系统不受外力或者所受外力的矢量和为零。 (2)系统外力远小于内力时,外力的作用可以忽略,系统的动量守恒。 (3)系统在某一方向上的合外力为零时,系统在该方向上动量守恒。 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 4.动量守恒定律的五个特性 矢量性 动量守恒定律的表达式为矢量方程,解题时应选取统一的正方向 相对性 各物体的速度必须是相对于同一参考系的速度(一般是相对于地面) 同时性 动量是一个瞬时量,表达式中的p1、p2、……必须是系统中各物体在相互作用前同一时刻的动量,p1'、p2'、……必须是系统中各物体在相互作用后同一时刻的动量 系统性 研究的对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统 普适性 动量守恒定律不仅适用于低速、宏观物体组成的系统,还适用于接近光速运动的微观粒子组成的系统 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 注意    系统动量守恒时,其机械能不一定守恒,系统的机械能守恒时,其动量也不一定守恒,这 是两个守恒定律成立的条件不同而导致的。 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.木块放在光滑水平面上,子弹沿水平方向射入木块的过程中,子弹和木块组成的系统动量守 恒吗? 2.某一系统的机械能守恒,该系统的动量也一定守恒吗? 3.中微子在运动过程中会转化为一个μ子和一个τ子,有没有可能μ子和τ子均和中微子的运动 方向相反? 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.守恒。因为子弹和木块组成的系统所受合外力为0,满足动量守恒的条件。 2.不一定。系统机械能守恒的条件为只有重力或系统内弹力做功,其他力不做功或做功的代 数和为零,而动量守恒的条件为系统不受外力或所受合外力为零,它们的守恒条件不同,当某 系统的机械能守恒时,系统所受的合外力不一定为零,动量未必守恒。 3.不可能。中微子转化为一个μ子和一个τ子的过程中动量守恒,若μ子和中微子的运动方向 相反,则τ子和中微子的运动方向一定相同。 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 1.理想守恒 系统内的任何物体都不受外力作用,这是一种理想化的情形。若系统受到外力作用,但所受 合外力为零,可视为理想守恒。例如:两个物体在光滑的水平面上碰撞,物体所受重力和支持 力为一对平衡力,合力为零,两物体组成的系统动量守恒。 2.近似守恒 系统受到的合外力不为零,但当内力远大于外力时,可以认为系统的动量守恒。 例如:手榴弹在空中爆炸的瞬间,火药产生的内力远大于手榴弹的重力,重力便可忽略不计,动 量近似守恒;高速公路上,两辆轿车相撞,在碰撞瞬间,两车间相互作用的内力远大于车所受的 摩擦力,摩擦力可忽略,动量近似守恒。 关键能力 定点破 定点 1 对动量守恒定律成立条件的理解 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 3.某一方向上动量守恒 系统所受合外力不为零,但在某一方向上合外力为零,则系统在该方向上动量守恒。常见模 型如下(地面均光滑): 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 例如:水平抛出的小球落在了沿光滑水平面匀速运动的敞篷车中,由于小球在竖直方向受重 力作用,故小球和车组成的系统动量不守恒,但系统在水平方向不受外力,故系统在水平方向 动量守恒。 特别提醒    系统动量守恒,是系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等,不能误认为 只是初、末两个状态的总动量相等。系统的总动量保持不变,但系统内每个物体的动量可能 都在不断变化,系统内各物体的动量的矢量和是不变的。实际列方程时,可在这守恒的无数 个状态中任选两个状态来列方程。 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 典例    (多选)光滑水平面【1】上放着一异形物块b,其曲面是四分之一光滑圆弧面,在曲面的最 低点放着一个静止的小球c,如图所示。滑块a以初速度v0水平向左运动,与b碰撞后迅速粘在 一起【2】。已知a、b、c的质量均为m,小球c没有从物块b的上端离开,重力加速度为g。在它 们相互作用与运动的全过程中 (　    ) A.a、b、c组成的系统动量守恒 B.a、b、c组成的系统机械能不守恒 C.小球c在曲面上上升的最大高度【3】为  D.小球c在曲面上上升的最大高度为  信息提取　【1】a、b、c组成的系统在水平方向不受外力。 【2】a、b碰撞后共速。 【3】小球c上升到最高点时相对a、b静止,三者共速。 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨　整个运动过程如下:a、b在碰撞瞬间相互作用(不受c的影响),迅速粘在一起而成 为一体,再与c相互作用,如图所示。    第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 解析　在碰撞之后一起运动的过程中,a、b、c组成的系统在水平方向上动量守恒(由【1】 得到),小球c在竖直方向上受力不平衡,竖直方向上系统动量不守恒,A错误。a与b碰撞过 程,a、b组成的系统动量守恒,有mv0=2mv1,解得v1= ,a与b碰撞过程中有能量损失,故整个相 互作用过程中系统机械能不守恒,B正确。a、b、c组成的系统水平方向动量守恒,小球上升 到最高点时,有2mv1=3mv(由【3】得到),解得共同速度v= ,从a、b粘在一起到小球c上升到 最高点的过程中,a、b、c组成的系统机械能守恒,有 ×2m - ×3mv2=mgh,解得h= ,C错 误,D正确。故选B、D。 答案    BD 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 爆炸现象的三个规律 定点 2 动量守恒定律的应用——爆炸问题 动量 守恒 由于爆炸是在极短的时间内完成的,爆炸物体间的相互作用力远远大于受到的外力,所以在爆炸过程中,系统的总动量守恒 动能 增加 在爆炸过程中,由于有其他形式的能量(如化学能)转化为动能,所以爆炸后系统的总动能增加 位置 不变 爆炸的时间极短,因而作用过程中,物体产生的位移很小,一般可忽略不计,可以认为爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 典例　如图所示,木块A、B的质量均为m,放在一段粗糙程度相同的水平地面上,木块A、B间 夹有一小块炸药(炸药的质量可以忽略不计)。让A、B以初速度v0一起从O点滑出,滑行一段 距离后到达P点,速度变为 ,此时炸药爆炸【1】使木块A、B分离,发现木块B立即停在原位置, 木块A继续沿水平方向前进【2】。已知O、P两点间的距离为s,设炸药爆炸时释放的化学能全 部转化为木块的动能,爆炸时间很短可以忽略不计, 重力加速度为g,求: (1)木块与水平地面间的动摩擦因数μ; (2)炸药爆炸时释放的化学能。 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取　【1】爆炸前瞬间系统动能不为0。 【2】爆炸后,木块B的动量、动能为0。 思路点拨　木块A、B从O到P,根据动能定理【3】,得出木块与水平地面间的动摩擦因数μ;在P 点炸药爆炸使A、B分离,根据动量守恒定律【4】,得出木块A的速度;根据能量守恒【5】,得出炸 药爆炸时释放的化学能。 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)从O滑到P,对A、B有-μ·2mgs= ×2m× - ×2m (由【1】、【3】得到),解得μ=  。 (2)在P点爆炸时,对A、B组成的系统有2m· =mv(由【2】、【4】得到),炸药爆炸时释放的 化学能E0= mv2- ×2m× (由【1】、【5】得到),解得E0= m 。 答案    (1)     (2) m  第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 1.两个关键点 如:平板车B静止在光滑水平面上,平板车一端静置着一物体A,一颗子弹以初速度v0水平射入 A并射穿A。大系统包括三个物体:子弹、物体A和小车B,同时有两个运动过程,第一个过程是 定点 3 动量守恒定律的应用——多物体多过程问题 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 子弹与物体A发生作用;第二个过程是子弹射穿A后,物体A与平板车B发生作用。 对于两个过程,可分别选取子弹与A组成的系统、A与B组成的系统为研究对象分析。 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念   2.解题的五个步骤 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 典例　如图所示,在光滑的水平面上静止放置着一个质量为4m的木板B,它的左端静止放置着 一个质量为2m的物块A,木板B右侧不远处有一个与B相同的木板C静止在水平面上。现 让A、B一起以水平速度v0向右运动,木板B与静止的木板C相碰后粘在一起【1】,在两木板相碰 后的运动过程中,物块A恰好没有滑下木板C【2】,且物块A可视为质点,则两木板的最终速度为  (　    )   A. 　　　    B. 　　　    C. 　　　    D.  第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取　【1】两木板B、C碰后速度相同。 【2】最终A、B、C三者速度相同。 思路点拨　本题可以分段或全程应用动量守恒定律求解木板的最终速度。 方法一(分段):B、C碰撞瞬间,由于作用时间极短,A的速度不突变,碰撞过程内力远大于外力, B、C组成的系统动量守恒【3】;从B、C碰后到A、B、C共速运动,A、B、C组成的系统所受合 外力为零,A、B、C组成的系统动量守恒【4】。 方法二(全程):整个运动过程中,A、B、C组成的系统所受合外力为零,A、B、C组成的系统动 量守恒【5】。 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 解析　方法一:设B、C两木板碰撞后的速度为v1(由【1】得到),以v0的方向为正方向,对B、C 组成的系统,有4mv0=(4m+4m)v1(由【3】得到),解得v1= ;设物块A与木板B、C共同的速度为 v2(由【2】得到),对B、C碰后至A、B、C共速过程,对A、B、C组成的系统,有2mv0+8mv1=(2m +8m)v2(由【4】得到),解得v2= ,故选C。 方法二:设物块A与木板B、C共同的速度为v,整个运动过程中,对A、B、C组成的系统,有(2m +4m)v0=(2m+4m+4m)v(由【5】得到),解得v= v0。 答案    C 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 1.临界问题的临界状态与临界条件 定点 4 动量守恒定律的应用——临界问题 临界 状态 从题设情景中看是否有相互作用的两物体“相距最近”“恰好滑离”“恰好不相碰”和“物体开始反向运动”等临界状态 临界 条件 临界条件常常表现在两物体的相对速度与相对位移上,“速度相等”是常见的临界条件。如果题干中出现“恰好”“最大”“最近”“不脱离”“最高点”等词语,通常是对临界状态给出了暗示。审题时,一定要抓住这些特定的词语挖掘其内涵,找出临界条件 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 相距 最近 如图所示,光滑水平面上的A物体以速度v冲向静止的 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 如图所示,光滑水平面上有两个带同种电荷的物体A、B,在A 以速度v向静止的B靠近的过程中(设A、B不会接触),两者相 距最近时,速度必定相等 距离 最远 如图所示,物体A以速度v滑上静止在光滑水平面上的小车B, 当A在B上滑行的距离最远时,A、B相对静止,二者速度必定 相等 2.两种常见的临界问题 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 典例　如图所示,光滑水平地面上停放着甲、乙两辆相同的平板车,一根轻绳跨过乙车的定 滑轮(不计定滑轮的质量和摩擦),绳的一端与甲车相连,另一端被甲车上的人拉在手中,已知 每辆车和人的质量均为30 kg,两车间的距离足够远。现在人用力拉绳,两车开始相向运动,人 与甲车保持相对静止【1】,当乙车的速度为1 m/s时,停止拉绳【2】。求: (1)拉绳过程中人做了多少功? (2)停止拉绳后,为避免两车相撞,人至少【3】以多大水平速度从甲车跳上乙车?   第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取　【1】两者速度相同。 【2】之后均做匀速运动。 【3】考虑临界情况。 思路点拨　解答本题应注意以下两点: (1)人拉车的过程是动量守恒的过程,也是人对甲车、乙车和人组成的系统做功的过程,可以 通过动量守恒计算出甲车和人的速度,再由Ek= mv2计算出甲车和人、乙车的动能,由能量守 恒知,甲车和人、乙车的动能之和等于人对系统做的功【4】。 (2)停止拉绳后,甲车和人、乙车相向匀速运动;且甲车和人的动量与乙车的动量大小相等,方 向相反。要两车恰不相撞,应有人跳到乙车后,甲车、乙车和人的速度同向且大小相等,因总 动量为零,故应保证作用后三者均保持静止。 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)设甲、乙两车和人的质量均为m,停止拉绳时甲车的速度大小为v甲,乙车的速度大 小为v乙,以甲车的运动方向为正方向,由动量守恒定律得 2mv甲=mv乙 代入数据解得v甲=0.5 m/s 由功与能的关系可知,人拉绳过程做的功W= (2m) + m (由【4】得到) 代入数据解得W=22.5 J (2)为使人跳到乙车上后两车不相撞,临界情况为两车速度相同,因为系统总动量守恒且为零, 故临界情况应为两车和人都静止。 设人跳出时水平速度为v,有mv-mv乙=0 代入数据解得v=1 m/s 答案    (1)22.5 J    (2)1 m/s 第一章 动量守恒定律 第1讲　描述运动的基本概念 $$