高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册动量守恒定律图文ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册动量守恒定律图文ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了课堂小结，第二课时，课后巩固训练等内容，欢迎下载使用。
如图中在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A，B，当A追上B时发生碰撞（两物体匀速，且v1>v2）。碰撞后A、B的速度分别是v′1和v′2。碰撞过程中A所受B对它的作用力是F1，B所受A对它的作用力是F2。碰撞时，两物体之间力的作用时间用Δt表示。你能根据以上信息推导A、B碰撞之后动量之和的变化情况吗？
相互作用的两个物体的动量改变
两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和
碰撞前后满足动量之和不变的两个物体的受力情况是怎么样的呢？
两个碰撞的物体在所受外部对它们的作用力的矢量和为0的情况下动量守恒。
系统：有相互作用的物体构成一个系统
内力：系统中各物体之间的相互作用力
外力：外部其他物体对系统的作用力
1.内容：如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。2.表达式：3.条件：①系统不受外力或所受合外力为零（严格条件）②虽然受外力不为零，但内力>>外力，且作用时间极短，爆炸，碰撞类问题（近似条件）③虽然受外力不为零，但某方向上不受外力，则该方向动量守恒。（某方向动量守恒，系统动量实际不一定守恒）
判断：下列过程系统动量是否守恒
如图所示，静止的两辆小车用细线相连，中间有一个压缩了的轻弹簧。
（1）烧断细绳后，由于弹力的作用，两辆小车分别向左、右运动，它们获得了动量，它们的总动量是否守恒？
系统所受合外力为0，动量守恒；整个过程取向左为正方向，则0=mAvA+(-mBvB)；
（2）烧断细绳后，按住左边的小车，由于弹力的作用，右边小车向右运动，右边小车获得了动量，那么它们的总动量是否守恒？
系统所受合外力不为0，动量不守恒
（3）烧断细绳后，按住左边的小车，由于弹力的作用，右边小车向右运动，当弹簧恢复原长时，松开左边小车，哪个过程它们的总动量不守恒，哪个过程它们的总动量守恒？
烧断绳子瞬间到弹簧恢复原长前，系统所受合外力不为0，动量不守恒。松开左边小车后，系统合外力为0，动量守恒。
1.(动量守恒的判断)(多选)下列四幅图所反映的物理过程中，系统动量守恒的是(　　)
二、动量守恒定律的普适性
2.动量守恒定律不仅适用于宏观、低速问题，而且适用于高速、微观的问题。
3.动量守恒定律是一个独立的实验规律,它适用于目前为止物理学研究的一切领域。
1.动量守恒定律不仅适用于正碰，也适用于斜碰；不仅适用于碰撞，也适用于任何形式的相互作用；不仅适用于两个物体组成的系统，也适用于多个物体组成的系统。
系统总的来看虽不符合以上三条中的任何一条，但在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在这一方向上动量守恒.(单向条件);
mv1+(-Mv2)=0
动量守恒定律的适用条件
斜面置于光滑水平面上，木块沿光滑斜面滑下，则木块与斜面组成的系统受到几个作用力？哪些力是内力？哪些是外力？系统动量守恒吗？
竖直方向失重：N>F外,动量是守恒的,但很多情况下有其它力（内力）做功,有其他形式能量转化为机械能,机械能不守恒.
机械能守恒和动量守恒定律的比较
训练1 如图所示，小车与木箱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.木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同
A项：男孩和木箱组成的系统动量方向？
2.(动量守恒定律的理解)(2024·浙江湖州高二期中)如图，A、B两个小球在光滑水平面上沿同一直线相向运动，它们的质量分别为mA和mB，动量大小分别为pA和pB，若pA＜pB，则(　　)
A.mA＜mBB.mA＞mBC.碰撞后的总动量方向向左D.碰撞后的总动量方向向右
知识点三　动量守恒定律的应用
如图所示，游乐场上，两位同学各驾驶一辆碰碰车迎面相撞，此后，两车以共同的速度运动，设甲同学和他的车的总质量为120 kg，碰撞前水平向右运动，速度的大小为5 m/s；乙同学和他的车的总质量为130 kg，碰撞前水平向左运动，速度的大小为4 m/s，则
(1)碰撞过程中系统的动量守恒吗？(2)碰撞后两车共同的运动速度大小和方向如何？
A.3∶4 B.4∶3 C.8∶3 D.3∶8
(1)动量守恒定律的表达式是矢量式，对于系统内各个物体的初动量和末动量，不仅需要知道大小，还需要知道方向。(2)对于物体在相互作用前后运动方向都在一条直线上的情形，动量守恒方程中各个动量(或速度)的方向可以用正、负号表示，选取某个已知量的方向为正方向以后，凡是和选定的正方向同向的物理量取正值，反向的取负值。　　
2.在光滑的水平面上有一辆平板车，一个人站在车上用大锤敲打车的左端，如图所示。我们能看到非常有趣的现象：在连续的击打下，这辆车不是持续地向右运动，而是左右振动。
(1)为什么会出现这种现象？(2)若以人、锤组成的系统为研究对象或者以人、车组成的系统为研究对象，在打击过程中，系统动量守恒吗？提示　(1)人、锤和车组成的系统水平方向动量守恒，人把锤向上挥起，车向右运动，当锤停下，车也停下。当人挥动锤击打车，车向左运动，击打结束，锤停止车也停止，故车左右振动，不能持续地向右运动。(2)两种情况下系统动量都不守恒，因为以人、锤组成的系统为研究对象，打击过程系统外的车参与了作用；以人、车组成的系统为研究对象，打击过程系统外的锤参与了作用。
题组一　 对动量守恒定律的理解 1.(多选)在光滑水平面上A、B两小车中间有一弹簧(不与小车连接)，如图所示，用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态，将两小车及弹簧看作一个系统，下列说法中正确的是( 　 　)A.两手同时放开后，系统总动量始终为零B.先放开左手，再放开右手后，动量不守恒C.先放开左手，后放开右手，总动量方向向左D.无论何时放手，两手放开后，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零
例5 如图所示，在光滑水平面上，有一质量M＝2 kg的薄板，板上有质量m＝1 kg的物块，两者以v0＝4 m/s的初速度朝相反方向运动。薄板与物块之间存在摩擦且薄板足够长，则：
(1)当物块的速度减速为3 m/s时，薄板的速度是多少？(2)物块最后的速度是多少？
Mv0－mv0＝－mv1＋Mv′
Mv0－mv0＝(m＋M)v
应用动量守恒定律的解题步骤
1.找：找研究对象(系统包括那几个物体)和研究过程；2.析：进行受力分析，判断系统动量是否守恒(或在某一方向是否守恒)；3.定：规定正方向，确定初末状态动量正负号；4.列：由动量守恒定律列方程；5.解：解方程，得出最后的结果，并对结果进行分析。
动量守恒定律只涉及过程始末两个状态,与过程中力的细节无关。
训练2 某同学质量为60 kg，在军事训练中要求他从岸上以2 m/s的速度跳到一条向他缓慢漂来的小船上，然后去执行任务。小船的质量是140 kg，速度是0.5 m/s。该同学上船后又跑了几步，最终停在船上。不计阻力，求此时小船的速度。
答案　0.25 m/s　与该同学原来的速度方向相同
m人v人－m船v船＝(m人＋m船)v
3.(动量守恒定律的应用)两人站在静止于水面、质量为M的小船上，当他们从船尾沿相同的方向水平跳出后，船获得一定的速度。设两人的质量均为m，跳出时相对于地面的速度均为v，若忽略水的阻力，请比较两人同时跳出和两人依次跳出两种情况下，小船所获得的速度大小。
解析　如果二人同时跳出，根据动量守恒定律有2mv－Mv′＝0
如果二人先后跳出，根据动量守恒定律有mv－(M＋m)v1＝0，－(M＋m)v1＝mv－Mv2
9.如图所示，两辆质量均为M的小车A和B置于光滑的水平面上，有一质量为m的人静止站在A车上，两车静止。若这个人自A车跳到B车上，接着又跳回A车并与A车相对静止。则此时A车和B车的速度之比为(　　)
解析　两手同时放开A、B两小车后，系统所受合外力为零，系统动量守恒，由于系统初动量为零，则系统总动量为零，故A正确；先放开左手，此过程两车与弹簧组成的系统所受合外力不为零，系统动量不守恒，但是两手都放开后，系统所受的合力为零，动量守恒，故B错误；先放开左手，系统所受合外力的冲量方向向左，系统总动量方向向左，再放开右手后，系统动量守恒，总动量的方向向左，故C正确；无论何时放手，两手放开后，系统所受合外力为零，系统动量守恒，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，如果同时放手，系统总动量为零，如果不同时放手，系统总动量不为零，则系统的总动量不一定为零，故D正确。
2.如图所示，在光滑的水平面上有一静止的小车，甲、乙两人分别站在小车左、右两端。当他俩同时相向而行时，发现小车向右运动。下列说法正确的是(　　)
A.乙的速度必定小于甲的速度B.乙的速度必定大于甲的速度C.乙的动量必定小于甲的动量D.乙的动量必定大于甲的动量
解析　甲、乙两人和小车组成的系统不受外力，所以动量守恒，小车向右运动说明甲、乙两人总动量向左，说明乙的动量大于甲的动量，但由于不知道两人质量关系，所以无法确定速度关系，故D正确。
3.(多选)(2024·河南南阳高二期末)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，最后停在木块B的右端，对此过程，下列叙述正确的是 (　　 )
A.当C在A上滑行时，A、C组成的系统动量守恒B.当C在B上滑行时，B、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三木块组成的系统动量都守恒D.当C在B上滑行时，A、B、C组成的系统动量守恒
解析　当C在A上滑行时，对A、C组成的系统，B对A的作用力为外力，且不等于0，故动量不守恒，故A错误；当C在B上滑行时，A、B已分离，对B、C组成的系统，沿水平方向不受外力作用，系统动量守恒，故B正确；若将A、B、C三木块视为一系统，则沿水平方向无外力作用，系统动量守恒，故C、D正确。
题组二　动量守恒定律的应用 4.(2024·云南昆明高二阶段检测)在光滑水平面上相向运动的A、B两小球发生正碰后一起沿A原来的速度方向运动，这说明原来(　　)A.A球的质量一定大于B球的质量B.A球的速度一定大于B球的速度C.A球的动量一定大于B球的动量D.A球的动能一定大于B球的动能
解析　两球相撞过程，系统的动量守恒，相撞后，总动量沿A原来的方向，根据动量守恒定律知，碰撞前的总动量的方向与A原来的速度方向一致，由于A、B是相向运动，动量又是矢量，则知A球的动量一定大于B球的动量，故C正确；由于两球的质量关系未知，无法判断速度大小、动能大小的关系，故A、B、D错误。
5.(2024·福建厦门高二期末)如图所示，放在光滑水平面上的两物体之间有一个被压缩的轻质弹簧，用细线把它们拴住，已知两物体静止且质量之比为m1∶m2＝2∶1。把细线烧断后，两物体被弹开，速度大小分别为v1和v2，动能大小分别为Ek1和Ek2，则下列判断正确的是(　　)
A.弹开时，v1∶v2＝1∶1B.弹开时，v1∶v2＝2∶1C.弹开时，Ek1∶Ek2＝2∶1D.弹开时，Ek1∶Ek2＝1∶2
6.(2024·辽宁大连高二月考)质量相等的三个小球a、b、c，在光滑的水平面上以相同的速率运动，它们分别与原来静止的A、B、C三球发生碰撞，碰撞后a继续沿原方向运动，b静止，c沿反方向弹回，则碰撞后A、B、C三球中动量数值最大的是(　　)
A.A球 B.B球C.C球 D.不能确定
解析　在三对小球发生碰撞的过程中，系统动量都是守恒的，根据动量守恒定律得mv0＝mv＋Mv′，整理可得Mv′＝mv0－mv，取小球初速度方向为正方向，可得出碰撞后C球的动量数值是最大的，C正确。
10.(多选)如图所示，一个质量为M的木箱静止在光滑水平面上，木箱内粗糙的水平底板上放着一个质量为m的小木块。现使木箱获得一个向右的初速度v0，则(　　)
11.将两个完全相同的磁铁(磁性极强)分别固定在质量相等的小车上，水平面光滑。开始时甲车速度大小为3 m/s，方向向右，乙车速度大小为2 m/s，方向向左并与甲车速度方向在同一直线上，如图所示。
(1)当乙车速度为零时，甲车的速度多大？方向如何？(2)由于磁性极强，故两车不会相碰，那么两车的距离最近时，乙车的速度是多大？方向如何？
答案　(1)1 m/s　方向向右　(2)0.5 m/s　方向向右
解析　两个小车及磁铁组成的系统在水平方向不受外力作用，系统动量守恒，取向右为正方向。(1)v甲＝3 m/s，v乙＝－2 m/s根据动量守恒定律得mv甲＋mv乙＝mv甲′代入数据解得v甲′＝v甲＋v乙＝(3－2)m/s＝1 m/s，方向向右。(2)两车的距离最近时，两车速度相同，设为v′由动量守恒定律得mv甲＋mv乙＝mv′＋mv′
12.质量为5 g的子弹以300 m/s的速度水平射向被悬挂着质量为500 g的木块，设子弹穿过木块后的速度为100 m/s，重力加速度g取10 m/s2，则：
(1)试用动量定理证明子弹射入木块的过程中，子弹和木块组成的系统动量守恒；(2)求子弹穿过木块后的瞬间，木块获得的速度大小。
答案　(1)mv1＋Mv2＝mv0　(2)2 m/s
解析　(1)设子弹质量为m，射入木块前的速度为v0，穿出后的速度为v1，木块质量为M，获得的速度为v2，射入过程中，木块受到的平均作用力为F，作用时间为t。以子弹的初速度v0的方向为正方向，对子弹应用动量定理有－Ft＝mv1－mv0对木块应用动量定理有Ft＝Mv2－0上面两式相加有0＝mv1－mv0＋Mv2即mv1＋Mv2＝mv0，子弹和木块组成的系统动量守恒。(2)由动量守恒定律有mv1＋Mv2＝mv0解得v2＝2 m/s。