1.3 动量守恒定律 课件-2026-2027学年高二上学期物理粤教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦动量守恒定律，通过冰面同学互推的观察与思考导入，从现象引出系统、内力和外力概念，再构建弹簧相互作用模型推导定律，形成“现象-概念-规律”的学习支架。 其亮点是以科学探究和科学推理为核心，如斜槽双球碰撞实验用平抛位移替代速度验证守恒，结合牛顿定律推导过程，辅以练习题和结构化总结。学生能提升科学思维与探究能力，教师可依托此资料高效开展教学。

第一章 动量和动量守恒定律 1.3 动量守恒定律 观察：两个穿滑冰鞋的同学静止站在冰面上，相互推开后分别向相反方向滑去。 思考：推动前两人的动量都为0；推动后每个人动量都发生变化。他们的总动量在推动前后是否也发生变化？ 1、从相互作用现象中寻找不变量 观察：两位同学原来静止在滑冰场上，相互推开后分别向相反方向滑去。 一、系统、内力和外力 问题1：把冰面上互推的两位同学看成一个整体，这个整体叫什么？两人互推的力、冰面给人的支持力分别叫什么力？ 这个整体称为系统；两人互推的力是内力；冰面支持力是外力。 1、从相互作用现象中寻找不变量 观察：两位同学原来静止在滑冰场上，相互推开后分别向相反方向滑去。 问题2：每个人的动量为什么会改变？ 问题3：两人的动量改变量有什么关系？ 问题4：把两人看作系统，总动量是否改变？ 彼此推力使速度改变，动量随之改变。 大小相等、方向相反。 水平外力可忽略时，总动量不变。 2、建立一维相互作用模型 模型假设： 1. 光滑水平面上，质量为m1的物体A与质量为m2的物体B通过弹簧发生相互作用。 2. 相互作用前后都沿同一直线运动。 3. 相互作用时间相同，系统水平方向外力可忽略。 问题：光滑水平面小车中 A、B 通过弹簧相互作用，弹簧弹力是内力，为什么单个物体动量改变，但 A、B 系统总动量不变？请结合牛顿运动定律、动量定理推导说明。 推理：内力如何影响系统总动量 由牛顿第三定律：F1 = -F2 由动量定理：F1Δt = m1v1′ - m1v1，F2Δt = m2v2′ - m2v2 相加得：m1v1′ - m1v1 = -(m2v2′ - m2v2) 整理：m1v1 + m2v2 = m1v1′ + m2v2′ 结论：内力可以改变各物体动量，但不能改变系统总动量。 二、动量守恒定律 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。 2.表达式：p = p′，或 Δp = 0。 两个物体组成的系统：m1v1 + m2v2 = m1v1′ + m2v2′。 3.物理意义：相互作用过程中，动量在系统内部转移，总量保持不变。 4、守恒条件的本质 内力：只在系统内部转移动量，不改变系统总动量。 外力：能改变系统总动量。 5.成立条件： （1）系统不受外力或所受合外力为 0。 （2）内力远大于外力，外力可忽略。 （3）某一方向合外力为 0，则该方向动量守恒。 6、对定律的深入理解 （1）矢量性：总动量保持不变，指大小和方向都不变。 （2）同一性：各物体速度必须相对于同一惯性参考系。 （3）同时性：初态各动量对应同一时刻，末态各动量也对应同一时刻。 （4）系统性：守恒说的是系统总动量，不是单个物体动量。 思考与讨论：系统不同，结论不同 静止的两辆小车用细线相连，中间有压缩的轻弹簧。 问题1：烧断细绳，两车同时被弹开。若选两车和弹簧为系统，总动量是否守恒？为什么？ 守恒。系统水平方向合外力为 0，弹簧力是系统内力，只改变各部分动量，不改变系统总动量。 问题2：如果先按住左车，只让右车运动。选两车和弹簧为系统，总动量是否守恒？ 不守恒，因为若选两车和弹簧为系统，手的作用力是外力，总动量不守恒。 问题3：在问题2的基础上松开左车后，选两车和弹簧为系统，总动量是否守恒？ 方法：判断守恒，先选系统，再看系统所受外力。 两车和弹簧组成的系统水平方向合外力为 0，总动量守恒。 例题：列车碰撞后的共同速度 一辆 m1 = 1.8×104 kg 的货车以 v1 = 2 m/s 运动，碰上一辆m2 = 2.2×104 kg 的静止货车，碰后结合在一起运动。 问题1：研究对象是什么？ 问题2：为什么近似守恒？ 问题3：怎样列方程？ 两辆货车组成的系统。 碰撞时间短，内力远大于阻力，外力冲量可忽略。 取第一辆货车原方向为正，m1v1 = (m1 + m2)v。 代入数据：v = 0.9 m/s，方向与第一辆货车原运动方向相同。 三、验证动量守恒定律 1. 实验问题与装置 实验任务：利用斜槽双球碰撞装置，验证碰撞前后系统总动量是否守恒。 思考：怎样使碰撞过程近似满足动量守恒条件？ 斜槽末端水平、两球球心同高；碰撞时间短，水平方向外力冲量可忽略。 实验目的：验证一维碰撞中系统动量是否守恒。核心比较：碰撞前总动量 p前与碰撞后总动量 p后。 需要测量：各物体的质量m和碰撞前后的速度v；判断依据是在误差允许范围内p前≈ p后。 实验验证的本质，是把“相互作用过程”转化为“前后总动量比较”。 三、验证动量守恒定律 2. 实验思路：测什么，比较什么 步骤： （1）不放靶球，让入射球从同一位置释放，记录落点P。 （2）用铅垂线确定槽口投影O，重复多次取平均落点。 问题：为什么OP可表示入射球碰前速度大小？ 同一高度平抛时间相同，水平位移与水平速度成正比，因此OP与入射球碰前速度成正比。 三、验证动量守恒定律 3. 实验过程：获得碰前速度对应位移 步骤： （1）把靶球放在支球柱上，入射球仍从同一位置释放。 （2）两球碰撞后分别落在纸面上，记录 M、N。 问题：OM、ON 分别对应哪两个碰后速度？ OM 对应入射球碰后速度，ON 对应靶球碰后速度；二者均用水平位移替代速度比较。 三、验证动量守恒定律 4. 实验过程：获得碰后速度对应位移 三、验证动量守恒定律 5. 数据处理：把速度验证转化为位移验证 同一高度平抛时，飞行时间相同，水平位移与水平速度成正比。 因此可用 OP、OM、ON 分别替代入射球碰前、入射球碰后和靶球碰后的速度大小。 m1·OP ≈ m1·OM + m2·ON 归纳：实验验证的关键，是把"前后总动量比较"转化为"水平位移加权比较"。 三、验证动量守恒定律 6. 实验注意与误差控制 （1）m1 必须大于 m2，防止入射球反弹。 （2）每次从同一高度释放，保证碰前速度相同。 （3）斜槽末端必须水平，两球球心在同一高度。 （4）白纸、复写纸、斜槽和桌面位置保持不变。 思考：这些注意事项共同指向哪两个实验要求？ 一是外力冲量可忽略；二是水平位移能稳定替代速度。 光电门测速：v=d/Δt。 纸带测速：取碰前、碰后稳定阶段，v=Δx/Δt。 斜槽平抛：用水平位移替代速度。 误差判断：碰撞是否一维、外力是否可忽略、速度方向是否规定、p前 与 p后 是否在误差范围内相等。 归纳：多种实验方案不同，但共同指向“总动量前后比较”。 三、验证动量守恒定律 7. 多方案测速与误差判断 四、应用动量守恒定律的一般路径 找：确定相互作用的系统和研究过程。 析：区分内力和外力，判断系统是否满足守恒条件。 定：规定正方向，确定初、末状态各物体动量正负号。 列：列出动量守恒方程。 查：检查结果方向、大小和物理意义。 1. 关于动量守恒定律，以下说法错误的是（ ） A. 系统不受外力时，动量一定守恒 B. 动量守恒定律也适用于高速运动的物体和微观粒子的情况 C. 一个系统的动量守恒，则机械能也守恒 D. 两物体组成的系统，受合外力为零，则两物体动量的改变量大小一定相等 C 2. 光滑水平面上两小车中间夹一压缩弹簧，分别按住小车。下列说法正确的是（ ） A. 两手同时放开后，系统总动量始终为零 B. 先放开左手，后放开右手，此后动量不守恒 C. 先放开左手，后放开右手，总动量向左 D. 两手都放开后，在弹簧恢复原长过程中系统总动量保持不变 ACD 3. 用斜槽双球碰撞验证动量守恒时，下列做法正确的是（ ） A. 入射球质量应小于靶球质量 B. 入射球每次应从同一位置由静止释放 C. 斜槽末端是否水平不影响实验 D. 只需做一次实验即可得到准确落点 B 4. 关于动量守恒的条件，下列说法正确的是（ ） A. 只要系统内存在摩擦力，动量不可能守恒 B. 只要系统内某个物体做加速运动，动量就不守恒 C. 只要系统所受合外力恒定，动量守恒 D. 只要系统所受外力的合力为零，动量守恒 D 1. 定律与条件 内容：系统所受合外力为零时，总动量保持不变。 表达：p = p′，Δp = 0； m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁′ + m₂v₂′。 条件：理想守恒、近似守恒、单方向守恒。 2. 实验验证 前提：碰撞两球保持水平、正碰。 方法：用平抛水平位移替代速度。 检验：m₁OP ≈ m₁OM + m₂ON。 注意：入射球质量较大；每次同一高度释放。 方法路径：找系统 → 析外力 → 定正方向 → 列守恒方程 → 查结果意义 $