教科版 (2019)选择性必修 第一册3 动量守恒定律图片ppt课件

这是一份教科版 (2019)选择性必修 第一册3 动量守恒定律图片ppt课件，共35页。PPT课件主要包含了目录索引等内容，欢迎下载使用。

1.探究相互作用的两个物体的动量变化特点。(科学探究)2.理解系统、内力、外力的概念。(物理观念)3.掌握动量守恒定律的内容及表达式和守恒的条件。(物理观念)4.能用动量守恒定律解决物理问题。(科学思维)5.了解动量守恒定律的普遍意义。(科学态度与责任)
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
一、动量守恒定律1.理论探究两个质量均为m的小球以相同的速率相向运动并发生碰撞的三个瞬间如图所示。通过探究小球的碰撞过程可知:相互碰撞的两个物体组成的系统,总动量　　　　　　　。 
2.动量守恒定律(1)系统:由两个(或多个)相互作用的物体构成的　　　　。 (2)内力:系统中物体间的相互作用力。(3)外力:系统外部的物体施加给系统的作用力。(4)动量守恒定律:如果一个系统　　　　　　　,或者　　　　　　　　,无论这一系统的内部发生了何种形式的相互作用,这个系统的总动量保持不变。  指系统内各物体动量的矢量和
二、动量守恒定律的普适性无论在微观、宏观还是　　　　领域,无论是何种形式的相互作用,只要系统所受的　　　　　　　　,动量守恒定律都是适用的。 如果系统内相互作用的物体不只是两个,而是三个或者多个,只要系统不受外力或所受的　　　　　　　　时,系统的动量也是　　　　的。 
情境链接如图所示,在风平浪静的水面上停着一艘帆船,船尾有一台电风扇,正把风水平地吹向帆面。该艘帆船能向前行驶吗?为什么?
提示 不能,帆船不能向前行驶。电风扇、船与帆组成一个系统,由于系统所受合外力为0,系统的动量守恒,根据动量守恒定律,由于系统的初动量为0,所以风水平吹向帆面后,帆船的速度为0,不能向前行驶。
教材拓展阅读教材P17“发展空间”。进入21世纪以来,在物理学的基础研究中,人们给予对称性和相关的守恒定律越来越多的关注。对比牛顿运动定律,你认为动量守恒定律的适用范围与其是否一样?
提示 动量守恒定律比牛顿运动定律的适用范围要广。自然界中,大到天体的相互作用,小到质子、中子等基本粒子间的相互作用都遵循动量守恒定律。而牛顿运动定律有其局限性,它只适用于低速运动的宏观物体,对于运动速度接近光速的物体,牛顿运动定律不再适用。
易错辨析(1)对于由几个物体组成的系统,物体所受的重力为内力。(　　)(2)某个力是内力还是外力是相对的,与系统的选取有关。(　　)(3)一个系统初、末状态动量大小相等,即动量守恒。(　　)(4)只要合外力对系统做功为零,系统动量就守恒。(　　)
探究点一　动量守恒条件的理解
导学探究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:在连续的敲打下,这辆车不是持续地向右运动,而是左右振动。为什么会出现这种现象?
提示 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;当人挥动锤敲打车,车向左运动,敲打结束,锤停止,车也停止,故车左右振动,不能持续地向右运动。
知识归纳1.动量守恒定律的成立条件(1)系统不受外力或所受合外力为零。(2)系统所受合外力不为零,但合外力远远小于内力,此时动量近似守恒。(3)系统所受合外力不为零,但在某一方向上合外力为零,则系统在该方向上动量守恒。
2.动量守恒定律的几个性质(1)矢量性。公式中的v1、v2、v1'和v2'都是矢量,只有它们在同一直线上,并选定正方向,确定各速度的正、负(表示方向)后,才能用代数方法运算。(2)相对性。速度具有相对性,公式中的v1、v2、v1'和v2'应是相对同一参考系的速度,一般取相对地面的速度。(3)同时性。相互作用前的总动量,这个“前”是指相互作用前的某一时刻,v1、v2均是此时刻的瞬时速度;同理,v1'、v2'应是相互作用后的同一时刻的瞬时速度。
应用体验【例1】 滑雪是深受人们喜爱的一种冰雪运动。某滑雪场中的部分滑道如图所示。某次滑雪中,甲同学沿倾斜滑道从A点匀速下滑,经过倾斜滑道和水平滑道的连接点B,在C点追上乙同学,并撞在一起(相碰并抱住对方,此过程时间极短)。下列说法正确的是(　　)A.甲同学从A点运动到B点的过程中机械能守恒B.倾斜滑道对甲同学的冲量垂直斜面向上C.撞在一起的过程中甲、乙两同学构成的系统动量守恒D.撞在一起的过程中甲、乙两同学构成的系统机械能守恒
解析 甲同学沿倾斜滑道从A点匀速下滑,有摩擦力做功,所以机械能不守恒,故A错误;甲同学沿倾斜滑道从A点匀速下滑,受力平衡,倾斜滑道对甲同学的力竖直向上,与重力等大反向,所以倾斜滑道对甲同学的冲量竖直向上,故B错误;撞在一起的过程用时极短,内力远大于外力,所以甲、乙两同学构成的系统动量守恒,故C正确;撞在一起,两同学共速,动能有损失,所以此过程中甲、乙两同学构成的系统机械能不守恒,故D错误。
方法技巧　判定动量守恒的方法(1)动量守恒定律的研究对象是相互作用的物体组成的系统。判断系统的动量是否守恒,与选择哪几个物体作为系统和分析哪一段运动过程有直接关系。(2)判定系统的动量是否守恒,要注意守恒的条件是系统不受外力或所受合外力的矢量和为零,因此要分清哪些力是内力,哪些力是外力。(3)系统的动量守恒,并不是系统内各物体的动量都不变。一般来说,系统的动量守恒时,系统内各物体的动量是变化的,但系统内各物体的动量的矢量和是不变的。
对点演练1在2022年北京冬奥会中,中国队获得短道速滑混合接力冠军,创造了历史。在比赛过程中,接棒运动员A提前以较小速度滑行,后面运动员B追上运动员A时,会猛推运动员A一把,使其获得更大的速度。如果在两运动员相互作用时,忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用,则两运动员组成的系统(　　)A.机械能守恒,水平方向动量守恒B.机械能守恒,水平方向动量不守恒C.机械能不守恒,水平方向动量守恒D.机械能不守恒,水平方向动量不守恒
解析 两运动员组成的系统,水平方向受力平衡,水平方向动量守恒,在B推A的过程中有内力做功,转化为系统的机械能,则系统的机械能增加。故选C。
探究点二　动量守恒定律的应用
导学探究如图所示,质量为M的小船在静止的水面上以速率v0向右匀速行驶,一质量为m的救生员站在船尾,相对小船静止。若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率会发生什么变化?
提示 小船的速率会变大,因为人在跃出的过程中,船、人组成的系统水平方向上动量守恒,规定向右为正方向,有(M+m)v0=Mv'-mv,v'=v0+ (v0+v),v'大于v0。
知识归纳1.对系统“总动量保持不变”的理解(1)系统在整个过程中任意两个时刻的总动量都相等,不仅仅是初、末两个状态的总动量相等。(2)系统的总动量保持不变,但系统内每个物体的动量可能都在不断地变化。(3)系统的总动量指系统内各物体动量的矢量和,总动量不变指的是系统的总动量的大小和方向都不变。
2.动量守恒定律的三种表达式(1)p=p'或m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'(系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p',大小相等,方向相同)。(2)Δp1=-Δp2或m1Δv1=-m2Δv2(系统内一个物体动量的变化量与另一物体动量的变化量等大反向)。(3)Δp=p'-p=0(系统总动量的变化量为零)。3.应用动量守恒定律的解题步骤(1)确定相互作用的系统为研究对象;(2)分析研究对象所受的外力;(3)判断系统是否符合动量守恒的条件;(4)规定正方向,确定初、末状态动量的正、负号;(5)根据动量守恒定律列式求解。
应用体验【例2】 如图所示,在光滑水平面上有两个并排静止放置的木块A、B,已知mA=0.5 kg,mB=0.3 kg。现有质量m0=0.08 kg的小物块C从A左端以初速度v0=25 m/s沿水平方向向右滑动,由于C与A、B间均有摩擦,C最终停在B上,B、C最后的共同速度v=2.5 m/s。求:(1)木块A最终的速度大小;(2)小物块C滑离木块A的瞬时速度大小。
答案 (1)2.1 m/s(2)4 m/s解析 (1)选A、B、C整体为研究对象,取水平向右为正方向,设木块A的最终速度为v1,根据动量守恒定律,有m0v0=mAv1+(mB+m0)·v解得v1=2.1 m/s。(2)设C滑离A时的速度为v2,当C滑离A后,对B、C由动量守恒定律,有m0v2+mBv1=(mB+m0)·v解得v2=4 m/s。
对点演练2如图所示,质量mB=1 kg的平板小车B在光滑水平面上以v1=1 m/s的速度向左匀速运动,当t=0时,质量mA=2 kg的小铁块A以v2=2 m/s的速度水平向右滑上小车,A与小车间的动摩擦因数为μ=0.2。若A最终没有滑出小车,g取10 m/s2。求A相对小车停止运动时,小车的速度大小和方向。
答案 1 m/s　向右解析 A相对小车停止运动,A、B以共同的速度运动,设其速度为v,取v1的方向为正方向,由动量守恒定律得-mAv2+mBv1=(mA+mB)v
负号表示v的方向与v1方向相反,即向右。
1.(动量守恒定律的理解)(2023海南海口高二期中)在光滑水平面上停着一足够长的木板车,木板车的右端停着一辆四驱赛车。如果开动赛车使之在木板车上向左运动,则木板车(　　)A.向右运动B.向左运动C.保持静止D.运动方向无法确定
解析 木板车与赛车组成的系统所受合外力为零,系统动量守恒,原来赛车与木板车都静止,系统总动量为零。赛车向左运动,赛车的动量向左,系统总动量为零,由动量守恒定律可知,木板车的动量向右,大小与赛车动量大小相等,木板车向右运动,故选A。
2.(动量守恒条件的理解)(2023江苏苏州常熟中学高二期中)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,不计物资受到的空气作用力,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的动量(　　)A.为零B.方向竖直向上C.方向竖直向下D.方向均有可能
解析 由于无人机和物资静止在空中,故空气对无人机的作用力等于无人机和物资所受重力之和;物资脱落后,以无人机和物资构成的整体为研究对象,系统所受合外力仍为零。从物资脱落到物资落地前的过程中,由于系统一开始的初动量为零,根据动量守恒定律可知,系统的末动量也为零。故选A。
3.(动量守恒定律的基本应用)(多选)一个质量为M的平板车静止在光滑的水平面上,在平板车的车头与车尾站着甲、乙两人,质量分别为m1和m2。当两人分别以速率v1、v2相向而行时(　　)A.当m1>m2时,平板车与甲运动方向一致B.当v1>v2时,平板车与甲运动方向一致C.当m1v1=m2v2时,平板车静止不动D.当m1v1>m2v2时,平板车运动方向与乙运动方向一致
解析 甲、乙两人及平板车组成的系统,由于水平地面光滑且系统不受外力,所以系统的动量守恒,由题可知,该系统的初动量为零。当甲、乙两人相向而行时,两人动量的方向相反,如果动量大小相等,即m1v1=m2v2,则两人的动量和为零,平板车也将保持不动;如果甲的动量大于乙的动量,即m1v1>m2v2,两人的动量和不为零,动量和的方向与甲的运动方向相同,则平板车必然具有一个等大反向的动量,才能使系统的动量为零,即平板车的运动方向与甲的运动方向相反,与乙的运动方向相同,反之亦然。故A、B错误,C、D正确。
4.(动量守恒定律的基本应用)如图所示,一水平放置的光滑操作台上静置有两滑块A、B,用细线将滑块A、B连接,使A、B间的轻质弹簧处于压缩状态(A、B两物体与弹簧不连接)。剪断细线,滑块A、B被弹簧弹开并最终落到地面,落地点分别为M、N。已知A、B的质量分别为mA=1 kg、mB=2 kg,操作台距离地面高h=1.25 m,M距操作台左边缘的水平距离x1=1.5 m,g取10 m/s2。试求:(1)A水平抛出的初速度大小;(2)B落地点N到操作台右边缘的水平距离x2。
答案 (1)3 m/s　(2)0.75 m