第1章 专题拓展2 动量守恒定律的应用(课件PPT)-【优化指导】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

动量与动量守恒定律 专题拓展2　动量守恒定律的应用 第一章 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 BC 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 C 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 B 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 素养训练 学业评价 BC 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 素养训练 学业评价 BCD 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 素养训练 学业评价 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 素养训练 学业评价 CD 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 素养训练 学业评价 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 素养训练 学业评价 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 课时梯级训练(5) 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 谢谢观看 高中物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 物理观念 科学探究 科学态度与责任 　　进一步建立系统动量守恒的观念，深刻理解应用动量守恒定律的条件和思维方法。 　　能够利用动量守恒定律分析和解决实际问题，知道现象背后的物理原理和基本逻辑关系。 　　培养严谨的科学态度，能够规范地使用物理规律，提高物理学科的科学素养。 探究点一______应用动量守恒定律解决多物体、多过程问题 多物体系统是指由两个以上的物体构成的系统。解题时应当注意以下问题： (1)研究对象的选择：要根据实际情况，合理选择研究对象，有时需要整个系统内的所有物体在相互作用的过程中动量守恒，有时只是部分物体在相互作用时动量守恒。 (2)灵活进行运动过程的选取和分析：通常对全程进行分段分析，找出联系各阶段的状态量。列式时有时需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。 【例1】 (多选)水平冰面上有一固定的竖直挡板，一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上，他把一质量为4.0 kg的静止物块以大小为5.0 m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板，运动员获得退行速度；物块与挡板弹性碰撞，速度反向，追上运动员时，运动员又把物块推向挡板，使其再一次以大小为5.0 m/s的速度与挡板弹性碰撞。总共经过8次这样推物块后，运动员退行速度的大小大于5.0 m/s，反弹的物块不能再追上运动员。不计冰面的摩擦力，该运动员的质量可能为(　　) A．48 kg B． 53 kg C．58 kg D．63 kg 设运动员和物块的质量分别为m、m0，规定运动员运动的方向为正方向，运动员开始时静止，第一次将物块推出后，运动员和物块的速度大小分别为v1、v0，则根据动量守恒定律有0＝mv1－m0v0，解得v1＝ eq \f(m0,m) v0；物块与挡板撞击后，运动方向与运动员同向，当运动员再次推出物块，根据动量守恒定律有mv1＋m0v0＝mv2－m0v0，解得v2＝ eq \f(3m0,m) v0；当运动员第3次推出物块后mv2＋m0v0＝mv3－m0v0，解得v3＝ eq \f(5m0,m) v0；依 次类推，当运动员第8次推出物块后，运动员的速度v8＝ eq \f(15m0,m) v0。根据题意可知v8＝ eq \f(15m0,m) v0>5 m/s，解得m<60 kg；第7次运动员的速度一定小于5 m/s，则v7＝ eq \f(13m0,m) v0<5 m/s，解得m>52 kg。综上所述，运动员的质量满足52 kg<m<60 kg，A、D错误，B、C正确。 [练1] 如图所示，设车厢长为l，质量为m，静止在光滑水平面上，车厢内有一质量为m′的物体，以速度v0向右运动，与车厢壁来回碰撞n次后，静止于车厢中，这时车厢的速度为(　　) A．v0，水平向右 B．0 C． eq \f(m′v0,m＋m′) ，水平向右 D． eq \f(mv0,m－m′) ，水平向右 物体和车厢组成的系统所受的合外力为零，物体与小车发生碰撞n次的过程中系统的动量守恒，只考虑初末态，忽略中间过程，则物体的初速度为v1＝v0，车厢的初速度为v2＝0；作用后它们的末速度相同，即v1′＝v2′＝v。由动量守恒定律有m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，得m′v0＝(m′＋m)v，解得v＝ eq \f(m′v0,m′＋m) ，方向与v0相同，水平向右，C正确。 【例2】 如图所示，木块A质量mA＝1 kg，足够长的木板B质量mB＝4 kg，质量为mC＝1 kg的木块C置于木板B上，水平面光滑，B、C之间有摩擦，开始时B、C均静止，现使A以v0＝12 m/s的初速度向右运动，与B碰撞后以4 m/s速度弹回。求： (1)B运动过程中最大速度的大小； (2)C运动过程中最大速度的大小。 答案：(1)4 m/s　(2)3.2 m/s (1)A与B碰后瞬间，C的运动状态未变，B速度最大。由A、B系统动量守恒(取向右为正方向)有mAv0＋0＝－mAvA＋mBvB，代入数据得vB＝4 m/s。 (2)B与C相互作用使B减速、C加速，由于B板足够长，所以B和C能达到相同速度，二者共速后，C速度最大，由B、C系统动量守恒，有mBvB＋0＝(mB＋mC)vC 代入数据得vC＝3.2 m/s。 [练2] 如图所示，在光滑的水平面上有两块并列放置的木块A与B，已知A的质量是500 g，B的质量是300 g，有一质量为80 g的小铜块C(可视为质点)以25 m/s的水平初速度开始在A的表面滑动。铜块最后停在B上，B与C一起以2.5 m/s的速度共同前进。求： (1)木块A最后的速度大小vA′； (2)C离开A时的速度大小vC′。 答案：(1)2.1 m/s　(2)4 m/s (1)C在A上滑动时，选A、B、C作为一个系统，其总动量守恒，在C刚滑离A时，有 mCv0＝mCvC′＋(mA＋mB)vA′① C滑到B上后A做匀速运动，再选B、C作为一个系统，其总动量也守恒，则 mCvC′＋mBvA′＝(mB＋mC)vBC② 联立两式得vA′＝2.1 m/s。 (2)将vA′代入①式得vC′＝4 m/s。 探究点二______分方向上动量守恒 系统不满足动量守恒的条件，但在某一个方向上满足动量守恒条件，因此可以在该方向上运用动量守恒定律。 解题时注意以下几点： 1．分析系统的受力情况，判断是否在某一个方向上满足动量守恒的条件。 2．以该方向为轴建立直角坐标系。 3．将速度分解，列出该方向上的动量守恒定律方程。 【例3】 光滑水平面上有一质量为M的滑块，滑块的左侧是一光滑的 eq \f(1,4) 圆弧，圆弧半径为R＝1 m。一个质量为m的小球以速度v0向右运动冲上滑块。已知M＝4m，g取10 m/s2，若小球刚好没跃出圆弧的上端，求： (1)小球的初速度v0的大小； (2)滑块获得的最大速度的大小。 答案：(1)5 m/s　(2)2 m/s (1)当小球上升到滑块上端时，小球与滑块水平方向速度相同，设为v1， 根据水平方向动量守恒有mv0＝(M＋m)v1 由系统机械能守恒有 eq \f(1,2) mv02＝ eq \f(1,2) (M＋m)v12＋mgR 解得v0＝5 m/s。 (2)小球到达最高点以后又滑回，滑块又做加速运动，当小球离开滑块后滑块速度最大。研究小球开始冲上滑块一直到离开滑块的过程，根据动量守恒和能量守恒有 mv0＝mv2＋Mv3 eq \f(1,2) mv02＝ eq \f(1,2) mv22＋ eq \f(1,2) Mv32 解得v3＝2 m/s。 [练3] 如图所示，质量为0.5 kg的小球在距离车底面高20 m处以一定的初速度向左平抛，落在以7.5 m/s速度沿光滑水平面向右匀速行驶的敞篷小车中，车底涂有一层油泥，车与油泥的总质量为4 kg，设小球在落到车底前瞬时速度是25 m/s，g取10 m/s2，则当小球与小车相对静止时，小车的速度是(　　) A． eq \f(35,9) m/s B． 5 m/s C．4 m/s D． eq \f(25,3) m/s 小球抛出后做平抛运动，根据动能定理得mgh＝ eq \f(1,2) mv2－ eq \f(1,2) mv02，解得v0＝15 m/s，小球和车作用过程中总动量不守恒，但水平方向动量守恒，则有－mv0＋Mv＝(M＋m)v′，解得v′＝5 m/s，B正确。 1．(多选)物体P从静止在光滑水平面上的斜面体Q的顶端以一定的初速度沿斜面往下滑，如图所示。在下滑过程中，P的速度越来越小，最后相对斜面静止，那么由P和Q组成的系统 (　　) A．动量守恒 B．水平方向动量守恒 C．最终P和Q以一定的速度共同向左运动 D．最终P和Q以一定的速度共同向右运动 P具有沿斜面向上的加速度，也就是有竖直分加速度，而Q没有竖直分加速度，所以系统在竖直方向动量不守恒，也就是总体动量不守恒，A错误；因为水平面光滑，所以系统在水平方向不受外力，所以水平方向动量守恒，B正确；因为初动量水平分量方向向左，所以末动量水平分量方向也向左，根据系统水平方向动量守恒及P最后相对斜面静止，所以最终P和Q以一定的速度共同向左运动，C正确，D错误。 2．(多选)如图所示，A、B两物体质量之比mA∶mB＝3∶2，原来静止在足够长的平板小车C上，A、B间有一根被压缩的弹簧，水平地面光滑，在弹簧突然释放后很短时间内，下列说法正确的是(　　) A．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B组成的系统动量守恒 B．若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，A、B、C组成的系统动量守恒 C．若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B组成的系统动量守恒 D．若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B、C组成的系统动量守恒 如果A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，弹簧释放后，A、B分别相对于小车向左、向右滑动，它们所受的滑动摩擦力FfA向右，FfB向左，由于mA∶mB＝3∶2，所以FfA∶FfB＝3∶2，则A、B组成的系统所受的外力之和不为零，故其动量不守恒，A错误；对A、B、C组成的系统，A、B与C间的摩擦力为内力，该系统所受的外力为竖直方向上的重力和支持力，它们的合力为零，故该系统的动量守恒，B、D正确；若A、B所受摩擦力大小相等，则A、B组成的系统所受的外力之和为零，故其动量守恒，C正确。 3．(多选)如图所示，将一个光滑的半圆槽置于光滑水平面上，槽的左侧有一固定在水平面上的物块，今让一小球自左侧槽口A的正上方从静止开始落下，与半圆槽相切自A点进入槽内，则以下结论正确的是(　　) A．小球在半圆槽内由A向B运动做圆周运动，由B向C运动也做圆周运动 B．小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒 C．小球自半圆槽的最低点B向C点运动的过程中，小球与半圆槽在水平方向动量守恒 D．小球离开C点以后，将做斜抛运动 小球在半圆槽内由A向B运动时，由于槽的左侧有一固定在水平面上的物块，槽不会向左运动，则小球机械能守恒，从A到B做圆周运动，系统在水平方向上动量不守恒，从B到C运动的过程中，槽向右运动，系统在水平方向上动量守恒，则B到C小球的运动不是圆周运动，A、B错误，C正确；小球离开C点以后，既有竖直向上的分速度，又有水平分速度，小球做斜上抛运动，D正确。 4．两磁铁各放在两辆小车上，小车能在水平面上无摩擦地沿同一直线运动。已知甲车和磁铁的总质量为0.5 kg，乙车和磁铁的总质量为 1.0 kg，两磁铁的N极相对。推动一下，使两车相向运动，某时刻甲的速率为2 m/s，乙的速度为3 m/s，方向与甲相反，两车运动过程中始终未相碰。则： (1)两车最近时，乙的速度为多大？ (2)甲车开始反向运动时，乙的速度为多大？ 答案：(1) eq \f(4,3) m/s　(2)2 m/s (1)两车相距最近时，两车的速度相同，设该速度为v，取乙车的速度方向为正方向。由动量守恒定律得m乙v乙－m甲v甲＝(m甲＋m乙)v。所以两车最近时，乙车的速度为v＝ eq \f(m乙v乙－m甲v甲,m甲＋m乙) ＝ eq \f(1×3－0.5×2,0.5＋1) m/s＝ eq \f(4,3) m/s。 (2)甲车开始反向运动时，其速度为0，设此时乙车的速度为v乙′，由动量守恒定律得m乙v乙－m甲v甲＝m乙v乙′，得v乙′＝2 m/s。 $$