1.3动量守恒定律 课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第一章 动量守恒定律 第3节 动量守恒定律 情境与思考 实验结论：碰撞前后两个滑块的动量之和不变 思考1：实验过程中，为什么要把滑块放到气垫导轨上？ 思考2：实验过程中，为什么要调节调平螺丝使开始时的滑块静止？ 思考3：为什么要用冰壶刷不断的摩擦冰面？是否与气垫导轨有类似的作用？ 思考4：对于冰壶的这种碰撞是否也有与两个滑块碰撞时类似的结论？ 我们应该怎样证明以上结论呢？ 相互作用的两个物体的动量改变 v1 v2 A B m1 m2 m1 m2 m1 m2 v1′ v2′ A B 光滑 F2 F1 1. 用动量定理推导碰撞前后的总动量关系（两物体匀速，且v2>v1） 由动量定理得： 对A： 对B： 由牛顿第三定律得： 推导结果： = 思考1：该关系式对碰撞过程中的任何时刻都适用吗？ 思考2：我们是否利用牛顿运动定律的知识也能推导出以上结论呢？ 碰撞前 碰撞后 Yes！ 4 相互作用的两个物体的动量改变 v1 v2 A B m1 m2 m1 m2 m1 m2 v1′ v2′ A B 光滑 F2 F1 2. 用牛顿运动定律推导碰撞前后的总动量关系（两物体匀速，且v2>v1） = 碰撞前 碰撞后 由牛顿第二定律得： 对A： 对B： 由牛顿第三定律得： 推导结果： 思考：什么情况下碰撞前后动量之和不变呢？ 5 m1 m2 N1 G1 N2 G2 F1 F2 m1和m2组成系统 内力？ 外力？ 思考1：我们研究的对象是几个物体，它们各自的受力情况又是怎样的？ 思考2：结合着我们对第一节课的实验演示、冰壶比赛提出的问题和刚才我们推导的情景，你是否可以找到两个物体碰撞前后总动量保持不变的条件？ 系统受到的外力为0或矢量和为0！ 光滑 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。 动量守恒定律 2. 公式： ①m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' ②m1∆v1 = -m2∆v2 3. 条件： ①系统不受外力 ②系统合外力为零 m1 m2 N1 G1 N2 G2 F1 F2 m1和m2组成系统 光滑 动量守恒定律 例1. 一枚在空中飞行的火箭，质量为m，在某点的速度为v，方向水平，燃料即将耗尽。火箭在该点突然炸裂成两块，其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去，速度为v1 。求炸裂后另一块的速度v2。 v1 m1 m2 v 解：火箭炸裂前的总动量为： 火箭炸裂后的总动量为： 根据动量守恒定律可得： x 0 2. 公式： ①m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' ②m1∆v1 = -m2∆v2 3. 条件： ①系统不受外力 ②系统合外力为零 ⑤算：合理运算，得出结果，并对结果进行分析 ①找：找研究对象(系统包括哪几个物体)和研究过程 ②析：受力分析，判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒) ③定：规定正方向，确定初末状态动量正负号，画好分析图 ④列：列动量守恒方程 ③系统所受外力合 力不为零，但系统 外力远小于内力 动量守恒定律 2. 公式： ①m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' ②m1∆v1 = -m2∆v2 3. 条件： ①系统不受外力 ②系统合外力为零 例2. 如图所示，静止的两辆小车用细线相连，中间有一个压缩了的轻弹簧。 （1）烧断细绳后，由于弹力的作用，两辆小车分别向左、右运动，它们获得了动量，它们的总动量是否增加了？ ③系统所受外力合力不为零，但系统外力远小于内力 动量守恒定律 例2. 如图所示，静止的两辆小车用细线相连，中间有一个压缩了的轻弹簧。 （1）烧断细绳后，由于弹力的作用，两辆小车分别向左、右运动，它们获得了动量，它们的总动量是否增加了？ （2）烧断细绳后，按住左边的小车，由于弹力的作用，右边小车向右运动，右边小车获得了动量，那么它们的总动量是否守恒？ （3）烧断细绳后，按住左边的小车，由于弹力的作用，右边小车向右运动，当弹簧恢复原长时，松开左边小车，哪个过程它们的总动量不守恒，哪个过程它们的总动量守恒？ 否 否 松手前动量不守恒，松手后动量守恒 2. 公式： ①m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' ②m1∆v1 = -m2∆v2 3. 条件： ①系统不受外力 ②系统合外力为零 ③系统所受外力合力不为零，但系统外力远小于内力 动量守恒定律 2. 公式： ①m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' ②m1∆v1 = -m2∆v2 3. 条件： ①系统不受外力 ②系统合外力为零 例3. 在列车编组站里，一辆m1=1.8×104 kg的货车在平直轨道上以v1=2m/s的速度运动，碰上一辆m2=2.2×104kg的静止货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后的运动速度。 v m1 m2 N1 N2 F2 F1 系统 G1 G2 ①系统？ ②内力？外力？是否符合动量守恒的条件？ v=0.9m/s，方向向右 ⑤算：合理运算，得出结果，并对结果进行分析 ①找：找研究对象(系统包括哪几个物体)和研究过程 ②析：受力分析，判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒) ③定：规定正方向，确定初末状态动量正负号，画好分析图 ④列：列动量守恒方程 ③系统所受外力合 力不为零，但系统 外力远小于内力 地面摩擦力和空气阻力，远小于内力可忽略不计，动量守恒 12 思考：为什么小车和摆球组成的系统只在水平方向上动量守恒？ 动量守恒条件： ①系统不受外力 ②系统合外力为零 ③系统所受外力合力不为零，但系统外力远小于内力 ④系统在某一方向上符合以上三条中的某一条 (理想条件) (实际条件) (近似条件） (单向条件) 小球摆到最高点后，在竖直方向上先加速后减速，先失重后超重，也就是说拉力的竖直分力刚开始小于重力，后来大于重力，小球在竖直方向有加速度，所以对于小球与小车组成的系统来说竖直方向有加速度，合力不为0，即竖直方向上动量不守恒。 水平方向上小车与地面的摩擦力远小于水平方向上的内力，所以水平方向上动量守恒。 13 动量守恒定律的普适性 生活场景的应用： 速滑接力比赛 斯诺克比赛 冰壶比赛 正负电子对撞实验 宇宙大爆炸 原子核裂变反应 高速微观领域的应用： 动量守恒定律的普适性 1. 动量守恒定律只涉及过程始末两个状态，与过程中力的细节无关。 2. 动量守恒定律不仅适用于宏观、低速问题，还适用于高速、微观问题。 3. 动量守恒定律是一个独立的实验规律，它适用于目前为止物理学研究 的一切领域。 牛顿运动定律解决问题要涉及整个过程的力 牛顿运动定律不适用 动量守恒定律 例1. 如图所示，木块A和木块B用一根轻质弹簧连在一起静置于光滑水平地面上。某时刻木块A获得一瞬时速度，在弹簧压缩过程中，关于木块A、木块B构成的系统（不包含弹簧），下列说法正确的是( ) A．系统动量守恒，机械能守恒 B．系统动量守恒，机械能不守恒 C．系统动量不守恒，机械能守恒 D．系统动量不守恒，机械能不守恒 B 动量守恒条件： ①系统不受外力 ②系统合外力为零 ③系统所受外力合力不为零，但系统外力远小于内力 ④系统在某一方向上符合以上三条中的某一条 (理想条件) (实际条件) (近似条件） (单向条件) 动量守恒定律 例2. 如图所示，小车静止在光滑水平面上，AB是小车内半圆弧轨道的水平直径，现将一小球从距A点正上方高R处由静止释放，小球由A点沿切线方向进入半圆轨道后又从B点冲出。不计一切摩擦。在小球与小车相互作用过程中( ) A．小车的动量守恒 B．小球和小车的总动量守恒 C．小球和小车在竖直方向上动量守恒 D．小球和小车在水平方向上动量守恒 D 动量守恒条件： ①系统不受外力 ②系统合外力为零 ③系统所受外力合力不为零，但系统外力远小于内力 ④系统在某一方向上符合以上三条中的某一条 (理想条件) (实际条件) (近似条件） (单向条件) 动量守恒定律 例3. (多选)在光滑的水平面上，一个质量为2kg的物体A与另一物体B发生正碰，碰撞时间不计，两物体的位置随时间变化规律如图所示，以A物体碰前速度方向为正方向，下列说法正确的是( ) A．碰撞后A的动量为6kg﹒m/s B．碰撞后A的动量为2kg﹒m/s C．物体B的质量为2kg D．碰撞过程中合外力对B的冲量为6N﹒s 2. 公式： ①m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' ②m1∆v1 = -m2∆v2 3. 条件： ①系统不受外力 ②系统合外力为零 ⑤算：合理运算，得出结果，并对结果进行分析 ①找：找研究对象(系统包括哪几个物体)和研究过程 ②析：受力分析，判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒) ③定：规定正方向，确定初末状态动量正负号，画好分析图 ④列：列动量守恒方程 ③系统所受外力合 力不为零，但系统 外力远小于内力 BD ④系统在某一方向上符合以上三条中的某一条 动量守恒定律 例4. (多选)如图所示，在光滑平直的路面上静止着两辆完全相同的小车，人从a车跳上b车，又立即从b车跳回a车，并与a车保持相对静止。下列说法正确的是( ) A．最终a车的速率大于b车的速率 B．最终a车的速率小于b车的速率 C．全过程中，a车对人的冲量大于b车对人的冲量 D．全过程中，a车对人的冲量小于b BD 2. 公式： ①m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' ②m1∆v1 = -m2∆v2 3. 条件： ①系统不受外力 ②系统合外力为零 ⑤算：合理运算，得出结果，并对结果进行分析 ①找：找研究对象(系统包括哪几个物体)和研究过程 ③定：规定正方向，确定初末状态动量正负号，画好分析图 ④列：列动量守恒方程 ③系统所受外力合 力不为零，但系统 外力远小于内力 ④系统在某一方向上符合以上三条中的某一条 19 同学们，下课！ Lavf58.30.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.42_sync_fix $$