第一章 3 动量守恒定律（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（人教版 浙江专版）

该高中物理课件聚焦“动量守恒定律”，通过光滑水平面上两物体碰撞实例导入，结合动量定理与牛顿第三定律推导定律，衔接动量定理知识，为定律应用构建清晰学习支架。 其亮点在于以科学推理引导定律推导，结合列车碰撞、火箭炸裂等实例强化物理观念，通过基础到尖子生分层练习落实科学论证。助力学生深化理解与应用能力，为教师提供系统教学资源和分层教学支持。

动量守恒定律 3 第 一 章 1.了解系统、内力、外力的概念。 2.会根据动量定理、牛顿第三定律推导动量守恒定律，理解动量守恒定律从“动量”的角度描述物体间的相互作用的本质(重点)。 3.能在具体问题中判断动量是否守恒，能熟练运用动量守恒定律解释相关现象和解决相关问题(重难点)。 学习目标 内容索引 课时对点练 一、相互作用的两个物体的动量改变 二、动量守恒定律 三、动量守恒定律的简单计算 < 一 > 相互作用的两个物体的动量改变 如图所示，在光滑水平桌面上沿同一方向做匀速运动的两个物体，质量为m2的B物体追上质量为m1的A物体，并发生碰撞，设A、B两物体碰前速度分别为v1、v2(v2>v1)，碰后速度分别为v1'、v2'，碰撞时间很短，设为Δt。设B对A的作用力是F1，A对B的作用力是F2。 请用所学知识证明碰撞前后两物体总动量之和相等。 答案　根据动量定理： 对A：F1Δt＝m1v1'－m1v1 ① 对B：F2Δt＝m2v2'－m2v2 ② 由牛顿第三定律得F1＝－F2 ③ 由①②③得两物体总动量关系为： m1v1'+m2v2'＝m1v1+m2v2。 返回 < 二 > 动量守恒定律 1.系统、内力与外力 (1)系统：两个(或多个)相互作用的物体　　　　　　叫作一个力学系统。 (2)内力：系统中　　　　的作用力。 (3)外力：系统　　　的物体施加给系统内物体的力。 2.动量守恒定律 (1)内容：如果一个系统　　　　　，或者　　　　　　　　　　，这个系统的总动量保持不变。 (2)表达式： m1v1+m2v2＝　　　　　　(作用前后总动量相等)，即p＝p'。 构成的整体 物体间 以外 不受外力 所受外力的矢量和为0 m1v1'+m2v2' 说明：动量守恒定律其他表现形式 ①Δp＝0，表示系统总动量的增量等于零。 ②Δp1＝－Δp2，其中Δp1、Δp2分别表示系统内两个物体动量的变化量，即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。 　下列四幅图所反映的物理过程中，系统动量守恒的是 例1 A.只有甲、乙 B.只有甲、丙 C.只有甲、丁 D.只有丙、丁 √ 甲图中子弹与木块组成的系统所受合外力为0，系统动量守恒；乙图中M与N组成的系统所受合外力不为0，系统动量不守恒；丙图中木球与铁球组成的系统所受合外力为0，系统动量守恒；丁图中斜面与木块组成的系统所受合外力不为0，系统动量不守恒，所以系统动量守恒的只有甲、丙。故选B。 返回 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；若外力矢量和不为零，系统动量不守恒，但外力在某一方向上受到的合力为零，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，若系统内力远大于外力，如碰撞、爆炸等，系统动量近似守恒。 3.除了利用动量守恒条件判定外，还可以通过实际过程中系统中各物体各方向上总动量是否保持不变来进行直观判定。 总结提升 < 三 > 动量守恒定律的简单计算 　质量为3 kg的小球A在光滑水平面上以6 m/s的速度向右运动。 (1)若遇上质量为5 kg、以4 m/s的速度向左运动的小球B，碰撞后B球恰好静止，求碰撞后A球的速度； 例2 答案　 m/s，方向向左 取向右为正方向，根据动量守恒定律mAvA－mBvB＝mAvA'+0，解得vA'＝ － m/s，负号代表方向向左。 (2)若遇上质量为2 kg、静止的小球B，碰撞后A和B一起继续运动，求碰撞后两球共同的速度。 答案　3.6 m/s，方向向右 取向右为正方向，根据动量守恒定律mAvA＝(mA+mB')v，解得v＝3.6 m/s，方向向右。 　如图，在列车编组站里，一辆质量为1.8×104 kg的货车在平直轨道上以2 m/s的速度运动，碰上一辆质量为2.2×104 kg的静止的货车，它们碰撞后结合在一起继续运动。求货车碰撞后运动的速度。 例3 答案　0.9 m/s，方向与碰撞前货车运动方向相同 已知m1＝1.8×104 kg、m2＝2.2×104 kg。 沿碰撞前货车运动的方向建立坐标轴，有v1＝2 m/s 设两车结合后的速度为v 两车碰撞前的总动量为p＝m1v1 碰撞后的总动量为p'＝(m1+m2)v 根据动量守恒定律可得(m1+m2)v＝m1v1 解得v＝ m/s＝0.9 m/s 两车结合后速度的大小是0.9 m/s； v是正值，表示两车结合后仍然沿坐标轴的方向运动，即仍然沿碰撞前货车运动的方向。 　(来自教材)一枚在空中飞行的火箭质量为m，在某时刻的速度为v，方向水平，燃料即将耗尽。此时，火箭突然炸裂成两块，如图所示，其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞出，速度为v1。求炸裂后另一块的速度v2。 例4 答案　 火箭炸裂前的总动量为p＝mv，炸裂后的总动量为p'＝m1v1+(m－m1)v2，根据动量守恒定律得 m1v1+(m－m1)v2＝mv 解得v2＝。 总结提升 应用动量守恒定律解题的思路 明确研究对象，确定系统的组成 ↓ 受力分析，分清内力、外力，确定动量是否守恒 ↓ 规定正方向，确定初、末动量 ↓ 根据动量守恒定律，建立方程 ↓ 代入数据，求出结果并讨论说明 返回 < 四 > 课时对点练 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 C C C B B C D BCD 题号 9 10 11 12 13 答案 C C B 4v0 C 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 考点一　对动量守恒条件的理解 1.关于牛顿运动定律和动量守恒定律的适用范围，下列说法正确的是 A.牛顿运动定律也适合解决高速运动的问题 B.牛顿运动定律也适合解决微观粒子的运动问题 C.动量守恒定律既适用于低速，也适用于高速运动的问题 D.动量守恒定律适用于宏观物体，不适用于微观粒子 基础对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 经典力学的基础是牛顿运动定律，经典力学只适用于宏观世界，低速运动，和弱引力下，故A、B错误； 动量守恒定律虽然是由牛顿运动定律推导出来，但它既适用于低速宏观物体，也适用于高速微观物体，故C正确，D错误。 13 2.(2024·台州市高二期中)2022年冬奥会在北京举行，其中短道速滑接力是很具观赏性的项目。比赛中“接棒”运动员甲在前面滑行，“交棒”运动员乙从后面追上，“交棒”运动员乙用力推前方“接棒”运动员甲完成接力过程。忽略运动员与冰面之间的摩擦，交接棒过程中两运动员的速度方向均在同一直线上。在两运动员交接棒的过程中，对于两运动员交接棒过程的分析，下列说法正确的是 A.乙对甲的力一定大于甲对乙的力 B.甲、乙的速度变化一定大小相等，方向相反 C.两运动员组成的系统动量守恒 D.两运动员之间相互作用力做的总功一定等于零 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 由牛顿第三定律可知，乙对甲的力一定等于甲对乙的力，故A错误； 忽略运动员与冰面之间的摩擦，两运动员组成的系统合外力的冲量为零，两运动员组成的系统动量守恒，故C正确； 两运动员组成的系统动量守恒，两运动员的动量的变化量大小相等，方向相反，因Δp＝m·Δv，又两运动员的质量不一定相等，故甲、乙的速度变化方向相反，但大小不一定相等，故B错误； 两运动员在相互作用时，相对地面的位移不一定相同，因此相互作用力的做功之和不一定等于零，故D错误。 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 3.(2024·绍兴市诸暨中学期中)如图所示，小车与木箱紧挨着静止放在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱，关于上述过程，下列说法正确的是 A.男孩和木箱组成的系统动量守恒 B.小车与木箱组成的系统动量守恒 C.男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒 D.木箱动量的变化量与男孩、小车总动量的变化量相同 √ 在男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱的过程中男孩在水平方向受到小车的摩擦力，即男孩和木箱组成的系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，A错误； 小车在水平方向上受到男孩的摩擦力，即小车与木箱组成的系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，B错误； 男孩、小车与木箱三者组成的系统所受合力为零，系统动量守恒，C正确； 木箱、男孩、小车组成的系统动量守恒，木箱的动量变化量与男孩、小车的总动量变化量大小相等、方向相反，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 4.(2023·杭州市期中)如图，在光滑水平面上放置物体B，小球A从B的顶端沿光滑曲面由静止下滑，在小球A下滑过程中 A.物体B对小球A的支持力不做功 B.物体B对小球A的支持力做负功 C.物体B对小球A的支持力做正功 D.小球A与物体B构成系统动量守恒 √ 物体B在压力作用下向左运动，则物体B对小球A的支持力做负功，A、C错误，B正确； 小球A与物体B组成的系统在水平方向上动量守恒，在竖直方向上动量不守恒，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 考点二　动量守恒定律的基本应用 5.甲、乙两个物体静止在水平的气垫导轨上，它们之间有压缩了x0的轻弹簧。同时放开两个物体，弹簧把它们向两边弹开，当弹簧的压缩长度变为时，甲、乙的速度大小之比为1∶2，则当弹簧恢复原长时，它们的速度大小之比 A.一定小于1∶2 B.一定等于1∶2 C.一定大于1∶2 D.上述三种情况都有可能 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 甲乙两个物体组成的系统动量守恒，甲、乙两物体的速度大小之比恒定，故弹簧恢复原长时，甲、乙的速度大小之比仍为1∶2，故选B。 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 6.处于最高点的手榴弹，其水平速度是20 m/s，在空中爆炸后，分裂成1 kg和0.5 kg的两块，其中0.5 kg的那块以40 m/s的速率沿与原来速度相反的方向运动，则另一块的速率为 A.10 m/s B.30 m/s C.50 m/s D.70 m/s √ 手榴弹在空中爆炸的过程，爆炸力远大于重力，在水平方向上动量守恒，以手榴弹原来速度方向为正方向，由动量守恒定律得(m1+m2)v0＝m1v1+m2v2，解得v2＝50 m/s，故选C。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 7.(2024·台州市高二月考)花样滑冰是技巧与艺术性相结合的一个冰上运动项目，在音乐伴奏下，运动员在冰面上表演各种技巧和舞蹈动作，极具观赏性。甲、乙两运动员以大小为1 m/s的速度沿同一直线相向运动。相遇时彼此用力推对方，此后甲以1 m/s、乙以2 m/s的速度向各自原方向的反方向运动，推开时间极短，忽略冰面的摩擦，则甲、乙运动员的质量之比是 A.1∶3 B.3∶1 C.2∶3 D.3∶2 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 以甲的初速度方向为正方向， 甲、乙推开的过程中，根据动量守恒定律有， m甲v0－m乙v0＝－m甲v1+m乙v2， 代入数据可得，故选D。 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 8.(多选)(2024·宁波市余姚中学高二期中)A、B两物体质量不同，原来静止在平板小车C上，A、B间有一根被压缩的水平轻质弹簧，地面水平且光滑。当两物体被同时释放后，则下列说法正确的是 A.若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，则A、B及 　弹簧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，则A、B、C及弹簧组成的系 　统动量守恒 C.若A、B所受的摩擦力大小相等，则A、B及弹簧组成的系统动量守恒 D.若A、B所受的摩擦力大小相等，则A、B、C及弹簧组成的系统动量守恒 √ 能力综合练 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 A、B的质量不等，若A、B与平板车上表面间的动摩擦因数相同，则所受摩擦力大小不等，A、B及弹簧组成系统的所受的外力之和不为零，则A、B及弹簧组成的系统动量不守恒，故A错误； 不论A、B所受摩擦力是否相等，A、B、C及弹簧组成的系统，所受外力之和均为零，动量守恒，故B、D正确； 若A、B所受的摩擦力大小相等，A、B及弹簧组成的系统所受外力之和为零，则A、B及弹簧组成的系统动量守恒，故C正确。 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 9.如图所示，载有物资的无人机静止于空中某高度处，某时刻吊挂的物资突然脱落，空气对无人机的作用力始终不变，则从物资脱落到物资落地前的时间内，脱落的物资和无人机组成的系统(不计空气阻力) A.总动量向上 B.总动量向下 C.机械能增大 D.机械能减小 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 从物资脱落到物资落地前的时间内，物资和无人机组成的系统所受合外力为零，系统动量守恒，由于系统的初状态动量为零，从物资脱落到物资落地前的时间内，脱落的物资和无人机组成的系统总动量为零，故A、B错误； 系统动量守恒，物资下落，则无人机上升，空气对无人机的作用力对无人机做正功，系统的机械能增加，故D错误，C正确。 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 10.(2024·杭州外国语学校高二期末)如图所示，一平板车停在光滑的水平面上，某同学站在小车上，若他设计下列操作方案，最终能使平板车持续地向右驶去的是 A.该同学在图示位置用大锤连续敲打车的左端 B.只要从平板车的一端走到另一端即可 C.在车上装个电风扇，不停地向左吹风 D.他站在车的右端将大锤丢到车的左端 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 把人和车看成整体，用大锤连续敲打车的左端，根据动量守恒定律可知，系统的总动量为零，车不会持续地向右驶去，故A错误； 人从平板车的一端走到另一端的过程中，系统水平方向不受外力，动量守恒，系统总动量为零，车不会持续地向右驶去，故B错误； 电风扇向左吹风，电风扇会受到一个向右的反作用力，从而使平板车持续地向右驶去，故C正确； 站在车的右端将大锤丢到车的左端的过程中，系统水平方向不受外力，动量守恒，系统总动量为零，车不会持续地向右驶去，故D错误。 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 11.质量为M(包括车内沙子)的小车在光滑的水平地面上以v0匀速运动，当车中的沙子从底部的漏斗中不断流下时，由动量守恒知识可得车子速度将 A.减小 B.不变 C.增大 D.无法确定 √ 设漏掉质量为m的沙子后，沙子从车上漏掉的瞬间由于惯性速度仍为v0，汽车速度为v'，根据水平方向动量守恒有Mv0＝mv0+(M－m)v'，解得v'＝v0，故车子速度将不变，故A、C、D错误，B正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 13 12.如图所示，甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0。为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度(不计水的阻力)。 答案　4v0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 以v0方向为正方向，设抛出货物的速度为v，由动量守恒定律得，乙船货物满足12mv0＝11mv1+mv，甲船与货物满足10m×2v0+mv＝11mv2，两船不相撞的条件是v2≤v1，解得v≤－4v0，则抛出货物的最小速度为4v0。 13 尖子生选练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 12 13 13.静止在湖面的小船上有两个人分别向相反方向水平抛出质量相同的小球，甲向左抛，乙向右抛，如图所示。甲先抛，乙后抛，抛出后两小球相对岸的速率相等，若不计水的阻力，则下列说法中正确的是 A.两球抛出后，船往左以一定速度运动，乙球受到的冲 　量大一些 B.两球抛出后，船往右以一定速度运动，甲球受到的冲 　量大一些 C.两球抛出后，船的速度为零，甲球受到的冲量大一些 D.两球抛出后，船的速度为零，两球所受的冲量相等 √ 返回 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 答案 设小船的质量为M，小球的质量为m，甲球抛出后，以水平向左为正方向，根据动量守恒定律有mv－(M+m)v'＝0，v'的方向向右，v的方向向左。乙球抛出后，根据动量守恒定律有－(M+m)v'＝(－mv)+Mv″，解得v″＝0。 根据动量定理得，所受合力的冲量等于动量的变化量，对于甲球，动量的变化量为mv，对于乙球，动量的变化量为－mv+mv'，知甲的动量变化量大于乙球的动量变化量，所以抛出时，人给甲球的冲量比人给乙球的冲量大。故C正确。 13 本课结束 第 一 章 $