1.3 动量守恒定律 课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版选择性必修第一册

null第一章 动量与动量守恒定律 Impulse-Momentum 能够运用动量守恒定律分析生产生活中的有关现象。 03 了解系统、内力和外力的概念；理解动量守恒定律的条件。 能运用动量定理和牛顿第三定律分析碰撞，推导动量守恒定律的表达式。 02 01 重点 了解动量守恒定律的普遍适用性。 04 重点 以上现象，单个小球动量都发生了变化，多个小球总的动量会变化吗？ 公司logo 公司logo 情境导入 01 动量守恒定律 小球m1、m2分别以v1、v2的速度相向运动，图是发生碰撞的三个瞬间，p1和p2、p1'和p2'分别是两小球碰撞前后的动量。设相互作用时间为t。 相互碰撞的两个物体组成的系统，总动量保持不变。 条件是两球组成的系统所受合外力为0 根据动量定理， 对1球：F1t=m1v1'-m1v1，即F1t=p1'-p1 对2球：F2t=m2v2'-m2v2，即F2t=p2'-p2 根据牛顿第三定律：F1= -F2 刚接触瞬间 形变最大的瞬间 脱离接触的瞬间 得：p1+p2=p1'+p2' 公司logo 公司logo 观察与思考 系统中物体间的作用力——内力 系统、内力与外力 m1 m2 F 系统：两个(或多个)相互作用的物体构成的整体。 系统以外的物体施加给系统内物体的力——外力 T 公司logo 公司logo 核心知识 动量守恒定律的内容及表达式 一个系统不受外力或所受合外力为零，系统的总动量保持不变。 m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2' 无论系统内部发生何种形式的相互作用 系统总动量的增量等于零。 Δp=0 两个物体组成的系统，两物体动量的增量大小相等、方向相反。 Δp1=-Δp2 公司logo 公司logo 核心知识 ①理想守恒 ②近似守恒 ③某一方向守恒 动量守恒定律的条件 系统不受外力 或F合=0 系统F合≠0 但F内≫F外 系统F合≠0(系统动量不守恒)， 但在某一方向上F合=0 (或某一方向上F内≫F外) 公司logo 公司logo 核心知识 动量守恒定律的普适性 适用于低速、高速、宏观、微观物体。 斯诺克比赛 冰壶比赛 微观粒子间的碰撞 星系间的碰撞 公司logo 公司logo 核心知识 1.(2024·自贡市第一中学开学考试)如图所示，在光滑水平面上有一根处于自然状态的轻弹簧，左侧固定在竖直墙面上，弹簧的右侧有一物块以初速度v0向左运动，后与弹簧发生挤压并被弹回，已知弹簧的形变量始终在弹性限度内，则运动过程中 A.物块的动量守恒 B.物块的机械能守恒 C.物块与轻弹簧组成的系统动量守恒 D.物块与轻弹簧组成的系统机械能守恒 √ v0 例题 动量守恒研究的对象为两个或两个以上物体组成的系统，物块在运动过程中，物块与轻弹簧组成的系统受到墙壁的弹力，合外力不为零，因此该系统动量不守恒，故A、C错误； 物块在运动过程中，物块与轻弹簧组成的系统动能和势能相互转化，机械能守恒，而单独对物块而言，压缩弹簧的过程中，物块的动能在向弹簧的弹性势能转化，自身的机械能在减小，故B错误，D正确。 1.(多选)(2024·达州市高二期中)如图所示，小车A静止于光滑水平面上，A上有一圆弧PQ，圆弧位于同一竖直平面内，小球B由静止起沿圆弧下滑，这一过程中 A.若圆弧光滑，则小球动量守恒，机械能守恒 B.若圆弧光滑，则系统动量不守恒，机械能守恒 C.若圆弧不光滑，则系统动量守恒，机械能不守恒 D.若圆弧不光滑，则系统水平方向动量守恒，机械能不守恒 √ √ 公司logo 公司logo 针对训练 不论圆弧是否光滑，小车与小球组成的系统在小球下滑过程中系统所受合外力都不为零，则系统动量都不守恒；但系统水平方向不受外力，所以系统水平方向的动量守恒；若圆弧光滑，只有重力做功，系统的机械能守恒；若圆弧不光滑，系统要克服摩擦力做功，机械能减少，故选B、D。 判定要素 详细说明 典型例子 研究对象 明确包含哪些物体，确定系统 碰撞的两车、爆炸前的炮弹 外力分析 检查重力、摩擦力等外部作用力 光滑面忽略摩擦 守恒条件 合外力为零=严格守恒 太空中的物体分离 某方向外力为零=方向守恒 斜面上水平方向守恒 内力远大于外力≈近似守恒 子弹击中木块瞬间 直观验证 比较初末状态总动量是否相同，碰撞前后速度测量 系统动量是否守恒的判定方法 公司logo 公司logo 总结提升 02 动量守恒定律的应用 小船停靠湖边时，如果船还未拴住，人便匆匆上岸，人有可能会掉入水中。为什么？试用动量守恒定律解释。 忽略水对船的阻力作用，人与船组成的系统动量守恒。 人起跳后： v人 v船 人获得一个指向岸边的速度，同时船获得一个远离岸边的速度。 0 =m人v人+m船v船 公司logo 公司logo 观察与思考 2.结冰的公路上，一辆质量为1.8×103 kg的轻型货车尾随一辆质量为1.2×103 kg的轿车同向行驶，因货车未及时刹车而发生追尾(即碰撞)。追尾前瞬间v货=36 km/h，v轿=18 km/h，刚追尾后两车视为紧靠在一起，此时两车的速度为 ？ 28.8 km/h 例题 轻型货车的质量为m1=1.8×103 kg， 轿车的质量为m2=1.2×103 kg， 追尾前瞬间货车速度大小为v1=36 km/h=10 m/s， 轿车速度大小为v2=18 km/h=5 m/s， 取初速度方向为正方向，由动量守恒定律m1v1+m2v2=(m1+m2) v， 解得v=8 m/s=28.8 km/h。 1.若两车相向而撞，刚碰撞后两车视为紧靠在一起，此时两车速度为？  2.例2中货车动量的变化量是多少？轿车动量的变化量是多少？ 这两车的动量的变化量有什么关系？ 选定货车碰撞前的速度方向为正方向， 由动量守恒定律：m1v1-m2v2=(m1+m2)v'，解得 v'=14.4 km/h 货车动量的变化量：Δp1=m1v-m1v1=-3.6×103 kg·m/s 轿车动量的变化量：Δp2=m2v-m2v2=3.6×103 kg·m/s 两车的动量的变化量的关系：Δp1+Δp2=0 拓展 2.在微观粒子发生碰撞时，运用动量守恒定律还可测量微观粒子的质量。例如，氢原子核的质量是1.67×10-27 kg，它以7.0×106 m/s的速度与一个原来静止的未知原子核相碰撞，碰撞后以1.0×106 m/s的速度被反弹回来，而未知原子核以4.0×106 m/s的速度向前运动，则未知原子核的质量与氢原子核的质量比值为 A.1.5 B.2 C.2.5 D.3 √ 公司logo 公司logo 针对训练 令氢原子核与未知原子核的质量分别为m1、m2，氢原子核初速度方向为正方向， 根据动量守恒定律有m1v0=m1(-v1)+m2v2， 其中v0=7.0×106 m/s，v1=1.0×106 m/s，v2=4.0×106 m/s， 解得=2，故选B。 公司logo 公司logo 针对训练 3.(来自教材改编)一枚在空中飞行的火箭质量为m，某时刻的速度为v，方向水平，燃料即将耗尽。此时，火箭突然炸裂成两块，其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去，速度为v1。则炸裂后另一块的 速度v2= 。 得v2=，与炸裂前火箭速度方向相同 根据动量守恒定律：mv=m1v1+(m-m1)v2 ，与炸裂前火箭速度方向相同 公司logo 公司logo 针对训练 4.(多选)装有一定质量沙子的小车静止在光滑水平面上，将一个小球从某一高度处以大小为v0的初速度水平抛出，小球落入车内并陷入沙中最终与车一起向右匀速运动。不计空气阻力，说法正确的是 A.小球陷入沙中越深，小车最终的速度越大 B.小球抛出时的高度越高，小车最终的速度越大 C.小球陷入沙中过程，小球和沙、车组成的系统 动量不守恒，机械能不守恒 D.若小车匀速运动后车上有一缝隙漏沙子，车上沙子越来越少， 车子的速度保持不变 √ √ 公司logo 公司logo 针对训练 小球与车、沙组成的系统在水平方向动量守恒：mv0=(m+M)v，小球陷入沙中深浅、抛出时的高低与v无关，故A、B错误； 小球陷入沙中过程，小球在竖直方向做变速运动，系统在竖直方向合力不为零，因此系统动量不守恒，由于小球与沙的摩擦损失机械能，因此系统机械能不守恒，故C正确； 若小车匀速运动后车上有一缝隙漏沙子，漏出的沙子做平抛运动，水平方向速度不变，根据水平方向动量守恒可知，车的速度保持不变，故D正确。 若整体质量为M=4 kg的小车以v2=7.5 m/s的速度沿光滑水平面向左匀速行驶，质量为m=1 kg的小球从某一高度以v1=15 m/s的初速度向右被水平抛出并落入小车中，求小球与小车相对静止后的速度。 (g取10 m/s2) 解：小球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：mv1-Mv2=(M+m)v共，得v共= -3 m/s 大小为3 m/s，方向水平向左 拓展 应用动量守恒定律解题的思路 1.找：明确研究对象，确定系统的组成； 2.析：受力分析，分清内力、外力，确定动量是否守恒； 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：根据动量守恒定律，建立方程； 5.算：代入数据，求出结果并讨论说明。 公司logo 公司logo 总结提升 动量守恒定律 m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2' 如果系统所受合外力为零，则系统的总动量保持不变。 内容 公式 条件 ①理想守恒：系统不受外力或所受合外力为零。 ②近似守恒：系统所受合外力不为零，但内力远远大于外力。 ③某一方向守恒：系统所受合外力不为零(整个系统动量不守恒)，但在某一方向上合外力为零(或某一方向上内力远远大于外力)。 课堂小结 本课结束 Keep Thinking! $