高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册3 动量守恒定律教学课件ppt

这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册3 动量守恒定律教学课件ppt，共48页。PPT课件主要包含了p1′＋p2′，提示守恒，×√××等内容，欢迎下载使用。
必备知识·自主预习储备
知识点一　系统、内力、外力1．系统由两个(或多个)相互作用的物体构成的_____叫作一个力学系统，简称系统。2．内力系统中物体间的作用力。
3．外力系统_____的物体施加给系统内物体的力。思考　大人和小孩在冰面上游戏，小孩用力推大人。以大人和小孩组成的系统，涉及重力、推力、摩擦力、支持力作用，哪些是外力？哪些是内力？提示：重力、 摩擦力、支持力是外力；推力是内力。
体验　1：思考辨析(正确的打√，错误的打×)某个力是内力还是外力是相对的，与系统的选取有关。(　　)知识点二　动量守恒定律1．内容如果一个系统不受_____，或者所受_____的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。
2．表达式对两个物体组成的系统，常写成：p1＋p2＝___________或m1v1＋m2v2＝_______________。3．适用条件系统不受_____或者所受_____的矢量和为零。
m1v1′＋m2v2′
思考　如图所示，小车A、B静止在光滑水平面上，烧断细线后，两小车受弹簧弹力的作用而运动，系统动量守恒吗？
体验　2：思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)只要合外力对系统做功为零，系统动量就守恒。(　　)(2)系统动量守恒也就是系统的动量变化量为零。(　　)(3)只要系统内存在摩擦力，动量就一定不守恒。(　　)(4)一个系统初、末状态动量大小相等，即动量守恒。(　　)
3：填空如图所示，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180 kg，碰撞前水平向左运动，速度的大小为4 m/s。则碰撞后两车共同的运动速度大小为________，方向________。
[解析]　以碰前甲的速度为正方向，设碰撞后两车的共同速度为v，则系统碰撞前的总动量为：p＝m1v1＋m2v2＝120×5 kg·m/s＋180×(－4)kg·m/s＝－120 kg·m/s，碰撞后的总动量为p′＝(m1＋m2)v，根据动量守恒定律可知p＝p′，代入数据解得v＝－0.4 m/s，即碰撞后两车以0.4 m/s的共同速度运动，运动方向水平向左。[答案]　0.4 m/s　向左
关键能力·情境探究达成
考点1　对动量守恒条件的理解　考点2　动量守恒定律的应用　　
情境1：如图甲所示，在光滑水平面上发生正碰的两物体。情境2：如图乙所示，速度为v0的物体滑上光滑水平面上的小车。
(1)图甲中，两物体受哪些力作用？系统动量守恒吗？提示：两物体发生正碰时，它们之间的相互作用力是内力。物体还受到重力和桌面对它们的支持力，是外力。由于外力的合力为零，故系统动量守恒。(2)图乙中，物体与小车组成的系统动量守恒吗？提示：物体和小车组成的系统，水平方向上合力为零，动量守恒；竖直方向上合力不为零，动量不守恒。
1．动量守恒中，研究对象：两个或两个以上的物体组成的相互作用的系统。2．动量守恒条件(1)理想条件：系统不受外力时，动量守恒。(2)实际条件：系统所受外力的矢量和为零时，动量守恒。
考点1　对动量守恒条件的理解
(3)近似条件：系统受外力，但外力远小于内力，则系统总动量近似守恒。(4)推广条件：系统受力不符合以上三条中的任一条，则系统的总动量不守恒，但是，若系统在某一方向上符合以上三条中的某一条，则系统在该方向上动量守恒。
【典例1】　(2022·四川省资阳中学高二开学考试)如图所示将一个内、外侧均光滑的半圆形槽，置于光滑的水平面上，槽的左侧有一个竖直墙壁。现让一个小球自左端槽口A的正上方从静止开始下落，与半圆形槽相切从A点进入槽内，则以下说法正确的是(　　)
A．小球在半圆形槽内运动的全过程中只有重力对它做功B．小球在半圆形槽内运动的全过程中小球与槽组成的系统动量守恒C．小球从最低点向右侧最高点运动过程中小球与槽组成的系统在水平方向动量守恒D．小球离开半圆形槽右侧最高点以后将做竖直上抛运动
C　[小球在半圆形槽内运动，从刚释放到最低点过程，只有重力做功，小球从最低点开始向上运动过程中，半圆槽向右运动，半圆槽对小球做功，故A错误；小球从刚释放到最低点过程，竖直墙对槽有水平向右的作用力，系统所受合外力不为零，系统动量不守恒；小球从最低点向右侧最高点运动过程中，半圆槽离开墙壁，小球与半圆槽组成的系统在水平方向上所受合外力为零，系统在水平方向动量守恒，故C正确，B错误；小球从最低点运动到半圆槽右侧最
高点过程，小球与半圆槽组成的系统在水平方向动量守恒，小球到达半圆槽右侧最高点时小球与半圆槽具有水平向右的速度，小球离开半圆槽右侧最高点时，小球具有水平向右的速度与竖直向上的速度，小球做斜上抛运动，故D错误。故选C。]
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。(3)若外力在某一方向上合力为零，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，在分析具体问题时要注意把实际过程理想化。(4)多个物体情况下，选取不同的物体组成系统，会得出不同的结论。
[跟进训练]1．(2021·全国乙卷)如图，光滑水平地面上有一小车，一轻弹簧的一端与车厢的挡板相连，另一端与滑块相连，滑块与车厢的水平底板有摩擦。用力向右推动车厢，使弹簧压缩，撤去推力时滑块在车厢底板上有相对滑动。在地面参考系(可视为惯性系)中，从撤去推力开始，小车、弹簧和滑块组成的系统(　　)
A．动量守恒，机械能守恒B．动量守恒，机械能不守恒C．动量不守恒，机械能守恒D．动量不守恒，机械能不守恒B　[撤去推力，系统所受合外力为0，动量守恒，滑块和小车之间有滑动摩擦力，由于摩擦生热，故系统机械能减少，B正确。]
1．对动量守恒定律的理解(1)研究对象：两个或两个以上相互作用的物体组成的系统。(2)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，不能误认为只是初、末两个状态的总动量相等。
考点2　动量守恒定律的应用
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．动量守恒常见的表达式(1)p＝p′，系统相互作用前的总动量p等于相互作用后的总动量p′。(2)m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′，相互作用的两个物体组成的系统，作用前的动量和等于作用后的动量和。(3)Δp1＝－Δp2，相互作用的两个物体动量的增量等大反向。(4)Δp＝0，系统总动量的增量为零。
【典例2】　如图所示，甲车质量m1＝20 kg，车上有质量M＝50 kg的人，甲车(连同车上的人)以v＝3 m/s的速度向右滑行，此时质量m2＝50 kg的乙车正以v0＝1.8 m/s的速度迎面滑来，为了避免两车相撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳到乙车上，求人跳出甲车的水平速度(相对地面)应当在什么范围以内才能避免两车相撞？(不计地面和小车的摩擦，且乙车足够长，g取10 m/s2。)
思路点拨：(1)以人、甲车、乙车组成的系统水平动量守恒。(2)人跳到乙车上后，如果两车同向，甲车的速度小于或等于乙车的速度就可以避免两车相撞。[解析]　以人、甲车、乙车组成的系统为研究对象，以向右为正方向，由水平方向动量守恒得：(m1＋M)v－m2v0＝(m1＋m2＋M)v′解得v′＝1 m/s
以人与甲车为一系统，人跳离甲车过程水平方向动量守恒，设人跳离甲车时速度为u，得：(m1＋M)v＝m1v′＋Mu解得u＝3.8 m/s因此，只要人跳离甲车的速度u≥3.8 m/s就可避免两车相撞。[答案]　大于等于3.8 m/s
[母题变式]在[典例2]中，当人跳出甲车的水平速度(相对地面)为多少时才能使甲车静止？此时乙车的速度是多少？[解析]　人跳到乙车上后，甲车的速度等于零时，以人、甲车、乙车组成的系统为研究对象，设人与乙的共同速度为v′由水平方向动量守恒得：(m1＋M)v－m2v0＝(m2＋M)v′解得v′＝1.2 m/s
以人与甲车为一系统，人跳离甲车过程水平方向动量守恒，设人跳离甲车的速度为u得：(m1＋M)v＝Mu解得u＝4.2 m/s因此，人跳离甲车的速度u＝4.2 m/s[答案]　4.2 m/s　 1.2 m/s
处理动量守恒问题的步骤(1)分析题目涉及的物理过程，选择合适的系统、过程，这是正确解决此类题目的关键。(2)判断所选定的系统、过程是否满足动量守恒的条件。(3)确定物理过程及其系统内物体对应的初、末状态的动量。(4)确定正方向，选取恰当的动量守恒的表达式求解。
[跟进训练]2．(多选)水平冰面上有一固定的竖直挡板。一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上，他把一质量为4.0 kg的静止物块以大小为5.0 m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板，运动员获得退行速度；物块与挡板弹性碰撞，速度反向，追上运动员时，运动员又把物块推向挡板，使其再一次以大小为5.0 m/s的速度与挡板弹性碰撞。总共经过8次这样推物块后，运动员退行速度的大小大于5.0 m/s，反弹的物块不能再追上运动员。不计冰面的摩擦力，该运动员的质量可能为(　　)A．48 kgB．53 kgC．58 kgD．63 kg
BC　[选运动员退行速度方向为正方向，设运动员的质量为M，物块的质量为m，物块被推出时的速度大小为v0，运动员第一次推出物块后的退行速度大小为v1。根据动量守恒定律，运动员第一次推出物块时有0＝Mv1－mv0，物块与挡板发生弹性碰撞，以等大的速率反弹；第二次推出物块时有Mv1＋mv0＝－mv0＋Mv2，依此类推，Mv2＋mv0＝－mv0＋Mv3，…，Mv7＋mv0＝－mv0＋Mv8，又运动员的退行速度v8＞v0，v7＜v0，解得13m