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

该高中物理课件围绕动量守恒定律展开，涵盖系统、内力、外力概念，定律推导、守恒条件及实验验证。通过三车碰撞情境导学，以问题链引导学生理解系统选择与内力外力，搭建从概念到推导再到应用的学习支架。 其亮点在于注重科学思维与科学探究，通过动量定理严谨推导定律培养科学推理，设计斜槽碰撞、气垫导轨等实验及误差分析培育探究能力。例题结合生活场景，帮助学生深化理解，教师可直接用于课堂教学，提升效率。

第三节　动量守恒定律 1.了解系统、内力和外力的概念,形成系统中物体间相互作用的观念.2.能用动量定理推导出动量守恒定律的表达式,了解动量守恒定律的普适性.3.理解动量守恒定律及其表达式,理解动量守恒的条件.(重点) 4.通过实验判断系统动量是否守恒,通过分析实验数据得出结论,并能对实验进行改进和创新,逐步培育科学探究的学科素养.(重难点) [学习目标] 知识点一　对内力、外力的理解以及动量守恒定律的推导 「情境导学」 如图所示,甲、乙、丙三辆车同时发生碰撞追尾事故,碰撞 时间极短. (1)如何选择系统?可否随意选择系统? 提示: (1)相互作用的物体可以视为系统,没有相互作用不可选为系统. 提示:(2)外力. (2)如果选择甲、乙两车为系统,丙对乙的力是系统内力还是外力? (3)如果选甲、乙、丙三车为一个系统,丙对乙的力是内力还是外力? 提示:(3)内力. 「知识整合」 1.系统:两个(或多个)相互作用的物体构成的整体叫作一个系统. 2.内力: 物体之间的相互作用力. 3.外力: 其他物体对系统的作用力. 系统内 系统外部 4.推导证明:动量守恒定律 如图所示,物体1和物体2在光滑水平面上碰撞.设物体1和物体2的质量分别为m1、m2,碰撞前,物体1和物体2的速度分别为v1、v2.碰撞时,物体1对物体2的作用力为F12,物体2对物体1的作用力为F21,物体1与物体2的碰撞时间为t.碰撞后,物体1和物体2的速度分别为v1′、v2′.请用所学知识证明碰撞前后,两物体总动量之和相等. 证明:由动量定理,对于物体1,有F21t=m1v1′-m1v1, 对于物体2,有F12t=m2v2′-m2v2, 根据牛顿第三定律可知,F12=-F21, 由以上三式可得m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′. 知识点二　对动量守恒定律的理解与判断 「情境导学」 仍以知识点一中的甲、乙、丙三辆车同时发生碰撞追尾事故情境为例,问: (1)选甲、乙两车为系统,该系统碰撞前后动量守恒吗? 提示: (1)不守恒. 提示:(2)守恒. (2)选甲、乙、丙三车为系统,该系统碰撞前后动量守恒吗? 「知识整合」 1.内容:如果系统 ,则系统的总动量保持不变,这就是动量守恒定律. 2.公式: . 3.条件 (1)理想守恒: . (2)近似守恒:系统所受合外力不为零,但内力远远大于外力. 所受合外力为零 m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′ 系统不受外力或所受合外力为零 (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),但合外力在某个方向上的分力为零(或某个方向上内力远远大于外力),则可认为系统在该方向上动量守恒. (4)动量守恒定律并不限于两个物体的相互作用,一个系统里可以包括任意数目的物体,在碰撞时这些物体可以黏合在一起,也可以相互分离. 正误辨析 (1)只要一个系统的初、末状态动量大小相等,动量就守恒.(　 　) (2)系统动量守恒也就是系统总动量变化量始终为零.(　 　) (3)只要系统内存在摩擦力,动量就一定不守恒.(　 　) (4)动量守恒定律中的速度是相对于同一参考系的速度.(　 　) × √ × √ [例1] (动量守恒的判断)(多选)关于下图所反映的物理过程,下列说法正确的有(　 　) [A] 在图甲中,子弹、木块组成的系统动量守恒 [B] 在图乙中,M、N组成的系统动量守恒 [C] 在图丙中,木球、铁球组成的系统动量不守恒 [D] 在图丁中,木块、斜面组成的系统在水平方向上动量守恒 AD 【解析】 题图甲中,在光滑水平面上,子弹水平射入木块的过程中,子弹和木块组成的系统动量守恒,A正确;题图乙中系统受到墙的弹力作用,系统所受合外力不为零,系统动量不守恒,B错误;题图丙中两球匀速下降,说明两球组成的系统在竖直方向上所受的合外力为零,细线断裂后,它们在水中运动的过程中,两球整体受力情况不变,遵循动量守恒定律,C错误;题图丁中斜面是不固定的,木块下滑过程中系统所受合外力不为零,动量不守恒,但木块和斜面组成的系统在水平方向上所受的合外力为零,故木块、斜面组成的系统在水平方向上动量守恒,D正确. [例2] (动量守恒的判断)(多选)(2025·广东广州期末)如图所示,A、B两木块紧靠在一起且静止于光滑水平面上,木块C以一定的初速度v0从A的左端开始向右滑行,最后停在B木块的右端.A、B、C表面粗糙,对此过程,下列叙述正确的有(　 　) [A] 当C在B上滑行时,B、C组成的系统动量守恒 [B] 当C在A上滑行时,A、C组成的系统动量守恒 [C] 无论C是在A上滑行还是在B上滑行,A、B、C三个木块组成的系统都动量守恒 [D] 当C在B上滑行时,A、B、C组成的系统动量不守恒 AC 【解析】 C能由A滑上B,说明vC>vA=vB,滑上B后,B受C向右的摩擦力做加速运动,A、B分开,可知B、C系统所受外力为零,动量守恒,故A正确;C在A上滑行时,A、B速度相等,且受C的摩擦力向右做加速运动,A、B间有相互作用力,A、C组成的系统动量不守恒,故B错误;无论C在A上还是在B上滑行,三者组成的系统符合动量守恒的条件,故C正确,D错误. 系统动量是否守恒的判定方法 (1)选定研究对象及研究过程,分清外力与内力. (2)分析系统受到的外力矢量和是否为零,若外力矢量和为零,则系统动量守恒;若合外力在某一方向的分力为零,则在该方向上系统动量守恒.系统动量严格守恒的情况很少,在分析具体问题时要注意把实际过程理想化,如碰撞、爆炸过程中,若系统内力远大于外力,系统动量近似守恒. (3)除了利用动量守恒的条件判定外,还可以通过实际过程中系统各物体在各方向上总动量是否保持不变来进行直观的判定. ·方法总结· 知识点三　验证动量守恒定律 「知识整合」 1.实验原理 利用图示装置通过两个钢球的碰撞来验证动量守恒定律.测出相碰的两个钢球的质量m1、m2和碰撞前、后物体的速度v1、v2、v1′、v2′,算出碰撞前的动量p=m1v1+m2v2以及碰撞后的动量p′=m1v1′+m2v2′,看碰撞前、后动量是否相等. 2.实验器材 斜槽轨道,半径相等、质量不同的两个钢球,支球柱,木板,白纸,复写纸,重垂线,天平,毫米刻度尺. 3.实验步骤 (1)安装:按照上图所示安装实验装置,调整固定斜槽使斜槽末端水平. (2)测质量:用天平测出两小球的质量,并选定质量 的小球为入射球. 大 (3)实验过程. ①铺纸:白纸在下,复写纸在上且在适当位置铺放好.利用重垂线在白纸上分别标注斜槽水平段端口和靶球初位置在白纸平面的投影点O、O′. ②放球找点:不放靶球,每次让入射球从斜槽上端紧靠定位板的位置自由滑下,在白纸上留下落地碰撞的痕迹,重复10次.用圆规画 的圆把所有的小球落点圈在里面.圆心P就是小球落点的平均位置,如图所示. 最小 ③碰撞找点:将靶球放在支球柱上,每次让入射球从斜槽上端同一位置[同步骤②中的高度]自由滑下,使它们发生碰撞,重复实验10次.用步骤②的方法,标出碰后入射球落点的平均位置M和靶球落点的平均位置N,如图所示. ④验证:连接ON,测量线段OP、OM、O′N的长度.将测量数据填入表中.最后代入m1·OP=m1·OM+m2·O′N,看在误差范围内是否成立. ⑤整理:将实验器材放回原处. 4.误差分析 (1)系统误差:主要来源于装置本身是否符合要求. (2)偶然误差:质量m1、m2和碰撞前后速度(或水平射程)的测量及操作过程中可忽略的要素的影响,比如: ①小球落点位置不准确. ②线段长度的测量产生误差. ③入射小球释放的高度太低,两球碰撞时内力较小会产生误差. ④空气阻力产生的影响. 5.注意事项 (1)入射球的质量必须 靶球的质量. (2)每次都要控制入射球从 的高度自由滑下. (3)在调节实验装置时,要使固定在桌边的斜槽末端点的 ,支柱与槽口间距离等于 ,而且两球相碰时处在 高度. 大于 相同 切线水平 钢球直径 同一 [例3] 某同学用如图所示的装置验证动量守恒定律.先让小球a从斜槽轨道上某固定点由静止开始滚下,在水平地面上的记录纸上留下压痕,重复 10次;再把同样大小的小球b放在斜槽轨道末端水平段的最右端附近,使其静止,让小球a仍从原固定点由静止开始滚下,和小球b相碰后,两球分别落在记录纸上的不同位置处,重复10次. (1)本实验必须测量的物理量有　　　　.(多选)  A.斜槽轨道末端到水平地面的高度H B.小球a、b的质量ma、mb C.小球a、b在离开斜槽轨道末端后平抛飞行的时间 D.记录纸上O点到A、B、C各点的距离sOA、sOB、sOC E.小球a的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h BD　 【解析】 (1)实验中斜槽轨道末端到水平地面的高度H不变,小球a的固定释放点到斜槽轨道末端水平部分间的高度差h不变,小球离开轨道后做平抛运动,小球在空中的运动时间t相等,如果碰撞过程动量守恒,规定向右为正方向,则有mav0=mava+mbvb,两边同时乘时间t得mav0t=mavat+mbvbt,则masOB=masOA+ mbsOC,因此实验需要测量两球的质量、两球做平抛运动的水平位移,故A、C、E错误,B、D正确. (2)小球a、b的质量应该满足关系ma　　　　(选填“>”“<”或“=”)mb.  >　 【解析】 (2)为防止小球a与小球b碰撞后反弹,则要求入射球a的质量要大于靶球b的质量,即ma>mb. (3)放上被碰小球后,两小球下落时间　　　　(选填“相等”或“不相等”).  相等　 (4)碰后小球a、b的落地点是图中水平面上的　　　　点.  A、C 【解析】 (4)由题图所示装置可知,小球a和小球b相碰后,小球b的速度增大,小球a的速度减小,小球b在前,小球a在后,两球都做平抛运动,由题图可知,未放靶球时小球a的落地点为B点,碰撞后a、b球的落地点分别为A、C点. (5)实验需要验证动量守恒定律成立的表达式是　　　　　　 　　　　(用以上给出的各物理量符号表示).  masOB=masOA+mbsOC 【解析】 (5)由(1)可知,实验需要验证动量守恒定律成立的表达式是masOB= masOA+mbsOC. [例4] (2025·广东广州模拟)某同学欲采用气垫导轨和光电计时器等器材进行“验证动量守恒定律”的实验.实验装置如图所示,下面是实验的主要步骤: ①安装好气垫导轨和光电门,调节气垫导轨的调节旋钮,使导轨水平. ②测得A和B两滑块上遮光片的宽度均为d. ③得到A、B两滑块(包含遮光片)的质量m1、m2. ④向气垫导轨通入压缩空气. ⑤利用气垫导轨左右的弹射装置,使滑块A、B分别向右和向左运动,测出滑块A、B在碰撞前经过光电门的挡光时间分别为t1和t2. ⑥观察发现滑块A、B碰撞后通过粘胶黏合在一起,运动方向与滑块B碰撞前运动方向相同,此后滑块A再次经过光电门的挡光时间为t. 试解答下列问题. (1)碰撞前滑块A的速度大小为　　　　,滑块B的速度大小为　　　　.  (2)为了验证碰撞中动量守恒,需要验证的关系式是　　　　　　　　(用题中物理量表示).  (3)有同学认为利用此实验装置还能计算碰撞过程中损失的机械能.请用上述实验过程测出的相关物理量,表示出A、B两滑块在碰撞过程中损失的机械能ΔE=　　　　　　　　.  感谢观看 【解析】 (3)碰撞后两小球均做平抛运动,高度均为H,由公式H=gt2可知,两小球下落时间相等. 　 【解析】 (1)碰撞前滑块A的速度大小为vA=,滑块B的速度大小为vB=. 　　 -= 【解析】 (2)为了验证碰撞中动量守恒,需要验证的关系式是m2vB-m1vA=(m1+ m2)v,其中碰后的共同速度v=,代入可得-=. (+-) 【解析】 (3)A、B两滑块在碰撞过程中损失的机械能ΔE=m1+m2- (m1+m2)v2,代入可得ΔE=(+-). $