第一章 动量守恒定律（培优复习课件）物理人教版选择性必修第一册

该高中物理单元复习课件系统梳理了动量、冲量、动量定理、动量守恒定律及其应用（碰撞、爆炸、反冲）和实验验证等核心内容，通过考点分块、思维导图及逻辑链条（概念-定理-守恒-应用-实验）构建完整知识网络，帮助学生建立清晰的物理观念。 其亮点在于结合生活情境设计典例（如安全气囊问题）培养科学思维，通过实验验证步骤及误差分析落实科学探究，分层巩固题（基础辨析到综合应用）满足个性化复习需求。这种设计能有效帮助学生巩固知识，也为教师提供精准复习指导，提升教学效率。

第一章 动量守恒定律 物理选择性必修第一册•人教版2019 台球的碰撞、微观粒子的散射，这些运动似乎有天壤之别。然而，物理学的研究表明，它们遵从相同的科学规律——动量守恒定律。动量守恒定律是自然界中最普遍的规律之一，无论是设计火箭还是研究微观粒子，都离不开它。 动量 动量定理 01 动量守恒定律 02 动量守恒和能量守恒的综合应用 03 第一章 动量守恒定律 实验：验证动量守恒定律 04 本章思维导图 第一章 动量守恒定律 考点01 动量 动量定理 第一章 动量守恒定律 知识一 动量 冲量 1．动量 （1）定义：物体的 与 的乘积。 （2）公式： 。 （3）单位：千克米每秒。符号：。 （4）意义：动量是描述物体 的物理量，是矢量，其方向与 的方向相同。 质量 速度 运动状态 速度 知识一 动量 冲量 2．冲量 （1）定义：力和力的 的乘积。 （2）表达式：。单位：牛秒 （3）矢量性：冲量是矢量。对于方向恒定的力，冲量的方向与 的方向相同。 （4）物理意义：表示力对 的积累。 （5）作用效果：使物体的 发生变化。 作用时间 力 时间 动量 知识二 动量定理 1．内容：物体在一个过程中所受力的 等于它在这个过程始末的动量 。 2．表达式： 。 3．物理意义：合力的冲量是引起物体 的原因。 4.动量定理是矢量方程，列方程时应选取正方向，且力和速度必须选同一正方向。 冲量 变化量 动量变化 【例1】下列关于冲量、动量的说法正确的是（     ） A．冲量是标量 B．静止在地面上的物体也受到其重力的冲量 C．物体的速度大小不变，其动量一定不变 D．汽车安全气囊是为了减小碰撞时乘员动量的变化量 B 一、 动量 冲量 【详解】 A．冲量的定义式为，力是矢量，因此冲量是矢量，不是标量，故A错误； B．重力的冲量为，静止在地面上的物体始终受重力作用，且作用时间不为零，因此重力的冲量不为零，故B正确； C．动量是矢量，速度大小不变时若速度方向发生变化，动量也会发生变化（例如匀速圆周运动的物体），故C错误； D．碰撞过程中，乘员的初速度为汽车原行驶速度，末速度为0，动量变化量是定值，安全气囊的作用是延长碰撞的作用时间，根据动量定理，可减小碰撞时的作用力，不能减小动量变化量，故D错误。 故选B。 一、 动量 冲量 【例2】安全气囊是汽车安全保障的重要设施，它与座椅安全带配合使用，可以为乘员提供有效的防撞保护。在汽车相撞时，汽车安全气囊可使头部受伤率减少25%，面部受伤率减少80%左右。关于安全气囊的作用，下列说法正确的是（     ） A．减小了碰撞过程中司机头部的受力面积 B．减少了碰撞前后司机头部动量的变化量 C．增加了碰撞过程中司机头部的受力时间 D．增加了碰撞过程中司机头部动量的变化率 C 二、动量定理 【详解】 ABC．无论安全气囊是否打开，其动量变化量不变，根据动量定理可知安全气囊打开，司机头部的受力面积增大，作用时间增加，则受到的力减小，故AB错误，C正确； D．根据上述可知，故作用时间增加，碰撞过程中司机头部动量的变化率减小，故D错误。 故选C。 二、动量定理 考点02 动量守恒定律 第一章 动量守恒定律 知识一 动量守恒定律 1．内容：如果一个系统 ，或者所受 为0，这个系统的总动量保持不变。 2．表达式：   或。 3．适用条件 （1）理想守恒:系统不受外力或所受 为零，则系统动量守恒。 （2）近似守恒:系统受到的合力不为零，但当内力远 外力时，系统的动量可近似看成守恒。 （3）某一方向守恒:系统在某一方向上所受合力为零，系统在该方向上动量守恒。 不受外力 外力的矢量和 外力的合力 大于 【例3】如图所示，将一滑块穿在光滑水平杆上，通过轻质细线与小球相连。当细线处于水平伸直状态时，将小球由静止释放，滑块和小球组成的系统在之后的运动过程中（     ） A．系统动量和机械能始终守恒 B．系统动量和机械能都不守恒 C．水平位移始终与各自质量成正比 D．小球能在滑块左侧回到原来高度 一、 动量守恒定律 D 【详解】 AB．对于滑块和小球组成的系统，在运动过程中，只有重力做功，系统机械能守恒。在水平方向上，系统不受外力，水平方向动量守恒；但在竖直方向上，小球有竖直方向的加速度，系统所受合外力不为零（支持力不等于总重力），故系统竖直方向动量不守恒，系统总动量不守恒。故AB错误； C．设滑块质量为M，小球质量为m，滑块水平位移大小为x1，小球水平位移大小为x2。取水平向右为正方向，根据水平方向动量守恒定律，有，可得 可知水平位移大小与各自质量成反比，故C错误； D．当小球摆到左侧最高点时，小球与滑块具有相同的水平速度，设为v。根据水平方向动量守恒，初状态总动量为0，则，解得 根据系统机械能守恒定律，初末状态动能均为0，则重力势能相等，即小球能回到原来高度。故D正确。 故选D。 一、 动量守恒定律 考点03　动量守恒和能量守恒的综合应用 第一章 动量守恒定律 知识一 碰撞 1．碰撞 （1）特点:物体间的相互作用时间极短，内力 外力，动量 。 （2）分类 .弹性碰撞：碰撞后系统的机械能没有损失。 .非弹性碰撞：碰撞后系统的机械能有损失。 .完全非弹性碰撞：碰撞后合为一体，机械能损失最大。 远大于 守恒 知识二 爆炸与反冲 2．爆炸 （1）爆炸过程中内力远大于外力，爆炸的各部分组成的系统总动量 。 （2）爆炸过程中有其他形式的能量转化为动能，所以爆炸后系统的总动能增加。 （3）爆炸过程中物体产生的位移很小，一般可忽略不计。 3．反冲运动 （1）如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动。这个现象叫作反冲。 （2）反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以利用 定律来处理。 守恒 动量守恒 【例4】如图所示，用两根长度相同的细线，分别悬挂两个大小相同的小球、，两球并排放置。拉起球至距初始位置高度为处并由静止释放，该球到达最低点后与静止的球发生碰撞。已知小球、质量分别为m、2m，两小球发生的是弹性碰撞，重力加速度为。关于两球碰撞过程，下列说法正确的是（     ） A．碰撞后小球停止摆动 B．碰撞后小球的动量大小为 C．碰撞后小球的速度为 D．碰撞后小球运动的最大高度 一、 碰撞 D 一、 碰撞 【详解】 ABC．设两球碰撞前瞬间球的速度大小为，球从高度处由静止释放，下摆过程由机械能守恒定律得，解得。两球发生弹性碰撞，设碰撞后瞬间、的速度分别为、，以向左为正方向，根据动量守恒定律与机械能守恒定律得，，联立解得，。 碰撞后小球的速度不为零，不会停止摆动；碰撞后小球的动量大小为，故ABC错误；D．设碰撞后小球运动的最大高度为，对上摆的过程，由机械能守恒定律得，解得，故D正确。 故选D。 【例5】如图所示，完全相同的A、B两物块随足够长的水平传送带按图中所示方向匀速运动。A、B间夹有少量炸药，对A、B在炸药爆炸过程及随后的运动过程有下列说法，其中正确的是（　　） A．炸药爆炸后瞬间，A、B两物块速度方向一定相同 B．炸药爆炸后瞬间，A、B两物块速度方向一定相反 C．炸药爆炸过程中，A、B两物块组成的系统动量不守恒 D．A、B在炸药爆炸后至A、B相对传送带静止过程中动量守恒 二、 爆炸与反冲 D 【详解】AB．炸药爆炸后，A物块的速度是否反向，取决于炸药对A物块的冲量大小和A的初动量大小的关系。故A速度不一定反向，末速度可能与B的速度同向，也可能与B的速度方向相反。故A、B错误； CD．在炸药爆炸过程中及以后直至A、B相对静止过程中，A相对传送带向左运动，B相对传送带向右运动，所受摩擦力方向相反，根据，可以确定A、B组成的系统所受合外力为零，满足动量守恒条件，故C错误，D正确。 故选D。 二、 爆炸与反冲 考点04　实验：验证动量守恒定律 第一章 动量守恒定律 知识一 实验：验证动量守恒定律 一、实验原理 在一维碰撞中，测出物体的质量和碰撞前后物体的速度、，找出碰撞前的动量及碰撞后的动量，看碰撞前后动量是否相等。 二、实验方案 利用斜槽和小球碰撞验证动量守恒定律 实验器材： 斜槽、大小相等质量不同的小球两个、天平、复写纸、白纸、重垂线、圆规、刻度尺等。 实验步骤： （1）测质量:用天平测出两小球的质量，并选定质量大的小球为入射小球。 （2）安装：按照如图所示的装置。调整固定斜槽使斜槽末端水平。 （3）铺纸:白纸在下，复写纸在上且在适当位置铺放好。记下重垂线所指的位置。 （4）放球找点:不放被撞小球，每次让入射小球从斜槽上某固定高度处自由滚下，重复10次。用圆规找出小球落点的平均位置。 知识一 实验：验证动量守恒定律 （5）碰撞找点:把被撞小球放在斜槽末端，每次让入射小球从斜槽同一高度自由滚下，使它们发生碰撞，重复实验10次，用圆规找出碰后入射小球落点的平均位置和被撞小球落点的平均位置，如图所示。 （6）验证:测量线段、、的长度，将测量数据记录下来。最后代入  ，看在误差允许的范围内是否成立。 知识一 实验：验证动量守恒定律 三、注意事项 1.前提条件:碰撞的两球应保证“水平”和“正碰”。 2.安装实验装置时，应注意调整斜槽，使斜槽末端水平;实验时要选质量较大的小球为入射小球，且入射小球每次必须从斜槽上同一高度由静止自由滚下。 四、误差分析 1.系统误差:主要来源于装置本身。 （1）碰撞是否为一维碰撞。 （2）实验是否满足动量守恒的条件，如两球是否等大。 2.偶然误差:主要来源于质量、和碰撞前后速度（或水平位移）的测量。 知识一 实验：验证动量守恒定律 【例6】在“验证动量守恒定律”的实验中，某同学采用如图所示的“碰撞实验器”来验证动量守恒定律。 (1)本实验还需要的器材有______（填选项前的字母）。 A．秒表 B．刻度尺 C．复写纸 D．学生电源 (2)实验中必须要求的条件是______（填选项前的字母）。 A．斜槽轨道尽量光滑以减少误差 B．斜槽轨道末端的切线必须水平 C．入射球和被碰球的质量必须相等，且大小相同 D．同一组实验中入射球每次必须从轨道的同一位置由静止释放 一、 实验：动量守恒定律 (3)图中O点是小球抛出点在地面上的垂直投影。实验时，先让入射小球多次从斜槽上S位置由静止释放，找到其落地点的平均位置P，测量平抛射程OP。然后，把被碰小球静置于轨道水平部分的末端，再将入射小球从斜槽上S位置由静止释放，与被碰小球相碰，并多次重复。空气阻力忽略不计。接下来要完成的必要步骤是______（填选项前的字母）。 A．测量两个小球的质量、 B．测量入射小球开始释放时的高度h C．测量抛出点距地面的高度H D．分别找到入射小球，被碰小球相碰后落地点的平均位置M、N E．测量平抛射程、 (4)若两球相碰前后的动量守恒，则其表达式为________。（用上一问中测量的物理量表示） 一、 实验：动量守恒定律 【答案】(1)BC (2)BD (3)ADE (4) 【详解】（1）实验需要刻度尺测量水平射程，需要复写纸记录小球落地点，无需测量时间，时间可约去，不需要秒表以及学生电源。故选BC。 （2）A．斜槽不需要光滑，只要入射球每次从同一位置静止释放，就能保证入射球碰撞前速度一致，不影响实验，故A错误； B．斜槽末端切线水平才能保证小球做平抛运动，故B正确； C．入射球和被碰球的大小要相同，入射球的质量必须大于被碰球的质量，防止入射球碰撞后反弹，故C错误； D．入射球每次从同一位置静止释放，保证碰撞前入射球速度相同，故D正确。 故选BD。 一、 实验：动量守恒定律 （3）利用平抛运动规律，小球平抛下落高度相同，飞行时间相同，因此可以用水平位移代替平抛初速度，验证动量守恒 两边乘后转化为验证 因此需要测量两球的质量，确定碰后两球的平均落地点、，测量、，不需要测量释放高度和抛出点高度，二者均会在公式中约去。 故选ADE。 （4）根据（3）问分析可知若两球相碰前后的动量守恒，则其表达式为 一、 实验：动量守恒定律 　课堂巩固与总结 第一章 动量守恒定律 1．同一确定的物体，有关动能和动量的概念认识下列说法正确的是（　　） A．动能不变，则动量不变 B．动量不变，则动能不变 C．物体做匀速圆周运动，动能动量都不变 D．物体在运动过程中动量不变一定是因为合力为零，动能不变也因为合力为0 B 课堂巩固 课堂巩固 【详解】 A．动能不变仅说明速率大小不变，速度方向可能发生变化，动量作为矢量，方向随速度变化，因此动量可能改变，故A错误； B．动量不变说明速度的大小、方向都恒定，因此速率不变，动能一定不变，故B正确； C．匀速圆周运动的速率不变，因此动能不变，但速度方向时刻改变，动量作为矢量会随方向变化而改变，故C错误； D．因为是在运动过程中动量不变，根据动量定理，动量不变说明合外力冲量为零，即合外力为零；但根据动能定理，动能不变仅说明合外力做功为零，合外力不一定为零（如匀速圆周运动，合外力提供向心力不做功，动能不变但合外力不为零），故D错误。 故选B。 2．如图所示，水平面由光滑部分和粗糙部分组成。物块A静止在光滑水平面上的O点，物块B静止在粗糙水平面上，A、B之间用轻弹簧连接。将物块A拉至N点由静止释放，物块A在光滑水平面上的MN之间往复运动，物块B始终处于静止状态。下列过程中，摩擦力对B的冲量为零的过程是（　　） A．物块A由N运动到M的过程 B．物块A由N运动到O的过程 C．物块A由O运动到M的过程 D．物块A由M运动到O的过程 A 课堂巩固 课堂巩固 【详解】 ABC．由于物块B始终处于静止状态，在水平方向上，B物块仅受摩擦力和弹力，摩擦力与弹力始终等大反向，O为弹簧原长位置，由此可知由N运动到M过程中，根据对称性可知，物块A由N运动到O的过程和物块A由O运动到M的过程，弹力对B的冲量等大反向，总冲量为0，所以摩擦力对B冲量为0，选项A正确，BC错误； D．物块A由M运动到O的过程，B受到的弹力始终向左，则摩擦力始终向右，所以摩擦力冲量不为零，故D错误。 故选A。 3．“蹦极”是一项专业的户外休闲运动，如图所示，质量为的运动员在某次蹦极运动中，从平台自由下落到最低点所用时为，弹性绳原长为。取重力加速度大小为，运动员可视为质点，不计空气阻力，运动员从平台上自由下落至到达最低点过程中，下列说法正确的是（　　 ） A．运动员的机械能一直不变 B．运动员的动量先不变再减小 C．弹性绳对运动员所做的功为 D．弹性绳对运动员弹力的冲量大小为 D 课堂巩固 课堂巩固 【详解】 A．运动员从平台上自由下落至到达最低点过程中，弹性绳对运动员的弹力做负功，运动员的机械能减小，故A错误； B．运动员从平台上自由下落至到达最低点过程中，运动员速度先增大后减小，动量先增大后减小，故B错误； C．运动员从平台上自由下落至到达最低点过程中，根据动能定理 可得弹性绳对运动员所做的功为，其中运动员下落的高度，则弹性绳对运动员做负功，功的大小比大，故C错误； D．运动员从平台上自由下落至到达最低点过程中，根据动量定理 可知弹性绳对运动员弹力的冲量为，则弹性绳对运动员弹力的冲量大小为，故D正确。 故选D。 课堂巩固 4.冲牙器通过喷出高压水流来冲洗牙齿。如图所示，喷嘴直径为，工作时水柱以一定的速度垂直冲击到牙齿表面后，速度立即减为零，沿牙齿表面散开。若单位时间内流过喷嘴的水体积保持不变，将喷嘴直径更换为后，水柱对牙齿的平均冲击力大小变为原来的（     ） A．4倍 B．倍 C．2倍 D．倍 B 课堂巩固 【详解】 设原喷嘴截面积为，水速为，单位时间内流过喷嘴的水体积为。由流量定义得 喷嘴直径变为后，截面积变为。由题意，单位时间内流过喷嘴的水体积不变，仍有 因此 取单位时间内喷出的水为研究对象。设水的密度为，在时间内流出的水的质量为 水柱撞击牙齿后速度变为零，所以这段水的动量变化量大小为 由动量定理，水柱受到的平均作用力大小为 由牛顿第三定律，牙齿受到水柱的平均冲击力与水柱受到牙齿的平均作用力大小相等。更换喷嘴后同理有，所以 故选B。 5．动量守恒定律和能量守恒定律是现代物理学中的基本守恒定律，下列说法中正确的是（　　） A．动量守恒定律的研究对象仅适用于宏观、低速领域 B．在某一过程中，初态和末态动量相同，则系统在该过程中动量一定守恒 C．在某个过程中，一个系统的动量守恒，则该系统的机械能也一定守恒 D．如果一个系统不受外力或所受合外力为0，这个系统的总动量保持不变 D 课堂巩固 课堂巩固 【详解】 A．动量守恒定律不仅适用于宏观、低速领域，也适用于微观、高速领域（如粒子碰撞），故A错误； B．初态和末态动量相同，仅说明动量变化量为零，但过程中可能存在外力作用（如物体先加速后减速），动量不一定守恒，故B错误； C．动量守恒时机械能不一定守恒（例如非弹性碰撞中动量守恒但机械能有损失），故C错误； D．系统不受外力或合外力为0时，总动量保持不变，这是动量守恒定律的准确表述，故D正确。 故选D 6．A、B两球在光滑水平面上沿同一直线、同一方向运动，，，，，当A追上B并发生碰撞后，A、B两球速度的可能值是（　　） A．， B．， C．， D．， C 课堂巩固 课堂巩固 【详解】A．碰撞前总动量为，如果碰后A、B两球的速度是，，则碰撞后的总动量为，故A错误； B．碰后A速度大于B速度，违反碰撞后同向运动时A速度应小于等于B速度的条件，故B错误； C．如果碰后A、B两球的速度是，，则碰撞后的总动量为，则碰撞前后总动量守恒；碰撞前A、B两球的总动能 碰撞后A、B两球的总动能，则碰撞后动能减少且碰后A的速度小于B的速度，符合实际运动方向，故C正确； D．如果碰后A、B两球的速度是，，则碰撞后的总动量为，则碰撞前、后总动量守恒。碰后动能，则碰撞后动能增加，违反碰撞规律，故D错误。 故选A 课堂巩固 7．如图所示，质量为的木块静止在光滑的水平面上，质量为的子弹以一定的初速度沿水平方向射入木块，子弹在木块中受到的阻力恒定，则下列说法正确的是（    ） A．若子弹不穿出木块，子弹的初速度越大，子弹和木块系统损失的机械能越少 B．若子弹不穿出木块，子弹的初速度越大，木块的动量变化量越大 C．若子弹穿出木块，子弹的初速度越大，子弹和木块系统损失的机械能越少 D．若子弹穿出木块，子弹的初速度越大，木块的动量变化量越大 B 课堂巩固 【详解】A．若子弹不穿出木块，则由动量守恒 子弹和木块系统损失的机械能 可知子弹的初速度越大，子弹和木块系统损失的机械能越多，A错误； B．若子弹不穿出木块，木块的动量变化量 可知子弹的初速度越大，木块的动量变化量越大，B正确； C．若子弹穿出木块，子弹和木块系统损失的机械能（d为木块宽度），子弹和木块系统损失的机械能不变，C错误； D．若子弹穿出木块，子弹的初速度越大，则子弹与木块作用时间越短，根据动量定理可知，木块的动量变化量越小，D错误。 故选B 8．用如图甲所示的装置验证动量守恒定律。气垫导轨上安装光电门1、2，滑块1、2上固定着相同的竖直遮光条，遮光条宽度为d（图中未画出），与光电门连接的电子计时器可以记录遮光条通过光电门的时间。 (1)接通气垫导轨待气源稳定后，轻推滑块1，测得遮光条先后通过光电门1、2的时间分别为、。则滑块1通过光电门1的速度为________（用d和表示），若，则需要把气垫导轨________（选填“左端”或“右端”）垫高。 (2)调整水平后，测得滑块（含遮光条）1、2的质量分别为和，将滑块1静放在光电门1的右侧，滑块2静放在光电门1、2之间，向左轻推滑块1，光电门1先后记录了两次遮光条通过的时间分别为和，光电门2记录了一次遮光条通过的时间为（滑块与导轨左右两侧的缓冲装置碰后被锁定），判断两滑块碰后速度方向________（选填“相同”或“相反”）。 课堂巩固 (3)在上述碰撞过程中，如果关系式________（用、、、和表示）成立，则表明滑块1、2碰撞过程中满足动量守恒。 (4)用如图乙的装置也可以验证动量守恒定律，把两个半径相同、质量不同的小球用等长的细线悬挂，保持B球静止，拉起A球使摆线与竖直方向夹角为并静止释放，AB碰后粘在一起，上升到最高点时摆线与竖直方向夹角为，测得A、B球质量为、，若满足关系式________，则可验证两小球碰撞前后动量守恒。 课堂巩固 课堂巩固 【答案】(1) 左端 (2)相反 (3) (4) 【详解】（1）遮光条宽度为，滑块通过光电门1的时间为，由速度定义得滑块1通过光电门1的速度为 由题设可知 滑块向左运动且速度减小，说明气垫导轨右端较低，因此应把左端垫高。 （2）滑块1先向左通过光电门1，碰撞后又向右通过光电门1；滑块2向左通过光电门2。因此两滑块碰撞后的速度方向相反。 （3）取向右为正方向，碰撞前滑块1向左运动，系统初动量为 碰撞后滑块1向右、滑块2向左，系统末动量为 若碰撞过程中系统动量守恒，则，即 约去并整理得 （4）以悬点所在水平面为重力势能参考面，碰撞前A球由机械能守恒得 整理得 碰撞后两球粘在一起上升，由机械能守恒得 整理得 碰撞时间极短，碰撞过程中沿水平方向动量守恒，因此 联立可得 课堂巩固 课堂小结 1.重点： 动量、冲量、动量定理、动量守恒等概念的辨析和应用；缓冲现象、流体问题、碰撞、爆炸、反冲等现象的认识与理解。 2.难点： （1）用动量定理处理缓冲、流体等问题。 （2）动量守恒和能量守恒综合问题的分析。 谢谢观看 $