2024-2025学年新教材高中物理第1章动量守恒定律3.动量守恒定律课件新人教版选择性必修第一册

第一章3.动量守恒定律学习目标1.通过实验和理论推导,理解动量守恒定律,能用其解决生产生活中的有关现象。(物理观念)2.了解内力、外力的概念,理解动量守恒的条件、动量守恒定律的确切含义及表达式。(物理观念)3.知道动量守恒定律的普适性和牛顿运动定律的适用范围和局限性。(科学思维)4.体会用动量守恒定律分析物理问题的方法,体会自然界的和谐统一。(科学态度与责任)基础落实·必备知识全过关一、相互作用的两个物体的动量改变1.构建相互作用模型

不受摩擦力的作用如图所示,在光滑水平桌面上做匀速运动的两个物体A、B,质量分别是m1和m2,沿同一直线向同一方向运动,速度分别是v1和v2,v2>v1。当B追上A时发生碰撞。

能发生碰撞碰撞后A、B的速度分别是v1'和v2'。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很短,用Δt表示。2.推导过程(1)根据动量定理,物体A动量的变化量等于它所受作用力F1的冲量,即F1Δt=

。①

(2)物体B动量的变化量等于它所受作用力F2的冲量,即F2Δt=

。②

(3)由牛顿第三定律知F1

-F2。③

(4)整理①②③得m1v1'+m2v2'=m1v1+m2v2。

碰后总动量

碰前总动量3.归纳总结两个碰撞的物体在所受外部对它们的作用力的矢量和为

的情况下

守恒。

总量保持不变

mv1'-mv1mv2'-mv2=0动量二、动量守恒定律1.系统及系统的内力和外力

强调物体间的相互作用(1)系统:由两个(或多个)相互作用的物体构成的整体叫作一个

,简称

。

(2)内力:系统中

的作用力。

(3)外力:系统以

的物体施加给系统

物体的力。

力学系统系统物体间外内2.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

,则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(2)表达式:m1v1'+m2v2'=

。

3.适用条件系统不受外力或者所受外力的

为零。

4.普适性动量守恒定律适用范围非常广泛,

(接近光速)、

(小到分子、原子的尺度)领域均适用。

0m1v1+m2v2矢量和高速微观情境链接如图所示,开始时甲、乙两人静止在光滑的水平面上,甲推乙后,两人向相反的方向滑去,两人都有了动量。在甲推乙前,两人的总动量为0;甲推乙后,两人的总动量还等于0吗?相互作用的两个物体的总动量遵循什么规律呢?提示

等于0,动量守恒定律。

教材拓展阅读教材P13“思考与讨论”,烧断细线后,(1)两辆小车的总动量是多少?是否增加了?为什么?(2)两辆小车的总动能是否增加了?提示

(1)总动量是0;没有增加;烧断细线后,两辆小车所受重力与支持力为平衡力,所受弹力每个时刻都等大、反向,弹力的冲量都等大、反向,根据动量定理可知,两辆小车获得的动量等大、反向,它们的总动量为0,与烧断前的总动量相等。(2)总动能增加。易错辨析(1)内力和外力是相对的。若研究对象发生变化,内力和外力也可能发生变化。(

)(2)两物体相互作用时,若系统不受外力,两物体组成的系统动量守恒。(

)(3)动量守恒定律中的速度是相对于同一参考系的速度。(

)(4)只要系统内存在摩擦力,系统的动量就不可能守恒。(

)(5)动量守恒就是系统的总动量的大小和方向在任意时刻总保持不变。(

)√√√×只要系统所受外力的矢量和为0,系统动量就守恒,不管系统内是否受摩擦力。√重难探究·能力素养全提升探究点一对动量守恒定律的理解导学探究如图所示,子弹以较大速度射入放在有摩擦的水平面上的木块,子弹与木块系统在子弹进入木块的过程中动量守恒吗?在木块携子弹滑行过程中动量还守恒吗?提示

子弹射入木块的过程中,水平方向受摩擦力,外力的矢量和不为0。但子弹进入木块的时间极短,外力的矢量和的冲量近似等于0,所以系统动量守恒。木块携子弹滑行过程中受摩擦力作用时间长,外力的矢量和也不为0,所以动量不守恒。知识归纳1.对动量守恒定律条件的理解(1)系统不受外力作用,这是一种理想化的情形。(2)系统受外力作用,但所受外力的矢量和为零。例如,光滑水平面上两物体的碰撞就是这种情形。(3)系统受外力作用,但外力远远小于系统内各物体间的内力时,系统的总动量近似守恒。例如,抛出去的手榴弹在空中爆炸的瞬间,弹片所受火药爆炸产生的内力远大于其重力,重力完全可以忽略不计,系统的动量近似守恒。(4)系统受外力作用,所受的外力的矢量和不为零,但在某一方向上外力的矢量和为零,则系统在该方向上动量守恒。2.动量守恒定律的五个特性

特性具体内容系统性研究对象是相互作用的两个或多个物体组成的系统相对性应用时,系统中各物体在相互作用前后的速度必须相对于同一惯性系,通常均为对地的速度瞬时性在相互作用前(或后)系统的总动量是系统中各物体在相互作用前(或后)同一时刻的动量之和,不同时刻的动量一般不能相加矢量性对于作用前后物体的运动方向都在同一直线上的问题,应先选取正方向,与选取的正方向一致的动量为正值,相反的为负值普适性动量守恒定律不仅适用于低速、宏观的系统,而且适用于高速、微观的系统典例剖析【例题1】

(2024广东珠海高二期末)下列几种现象所选系统动量守恒的有(

)A.原来静止在光滑水平面上的车,从水平方向跳上一个人,对于人跳上车前后瞬间,人和车组成的系统B.运动员将铅球从肩窝开始加速推出,运动员和铅球组成的系统C.从高空自由落下的重物落在静止于地面上的车厢中,重物和车厢组成的系统D.光滑水平面上放一斜面,斜面也光滑,一个物体沿斜面滑下,物体和斜面组成的系统A解析

A项中人与车组成的系统所受合力为0,动量守恒;B项中运动员和铅球组成的系统,初动量为0,末动量不为0,动量不守恒;C项中系统的末动量为0而初动量不为0,动量不守恒;D项中物体沿斜面加速下滑,向下的动量增大,动量不守恒。方法技巧

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0,若外力矢量和为0,则系统动量守恒;若外力在某一方向上矢量和为0,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。(3)除了利用动量守恒条件判定外,还可以通过实际过程中系统各物体各方向上总动量是否保持不变来进行直观的判定。对点演练1.(多选)(2024河南安阳高二期末)关于动量守恒的条件,下面说法正确的是(

)A.只要系统内有摩擦力,动量就不可能守恒B.只要系统所受合外力为0,系统动量就守恒C.系统加速度为0,系统动量一定守恒D.只要系统所受合外力不为0,则系统在任何方向上动量都不可能守恒BC解析

动量守恒的条件是系统所受合外力为0,与系统内有无摩擦力无关,选项A错误,B正确。系统加速度为0时,根据牛顿第二定律可知系统所受合外力为0,所以此时系统动量守恒,选项C正确。系统所受合外力不为0时,在某方向上所受合外力可能为0,此时在该方向上系统动量守恒,选项D错误。探究点二动量守恒定律的应用导学探究如图所示,在光滑的水平面上有一辆平板车,某同学站在车上,想通过敲打车的左端让平板车向右不断运动。这个做法可行吗?为什么?提示

不可行。此相互作用过程中动量守恒,当把锤头打下去时,锤头向右运动,车就向左运动,系统总动量为零;举起锤头时,锤头向左运动,车就向右运动。用锤头连续敲打时,车只是左右运动,一旦锤头不动,车就会停下来,所以车不能持续向右运动。知识归纳1.动量守恒定律不同表达式的含义(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)Δp1=-Δp2:相互作用的两个物体组成的系统,一个物体的动量变化量与另一个物体的动量变化量大小相等、方向相反。(3)Δp=0:系统总动量增量为0。(4)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。2.应用动量守恒定律解题的步骤

典例剖析【例题2】

(多选)(2024江苏宿迁高二期末)如图所示,在光滑水平面上,一速度大小为v0的A球与静止的B球碰撞后,A球的速率为A、B两球的质量之比可能是(

)A.3∶4

B.4∶3C.8∶3

D.3∶8AD对点演练2.(2024浙江湖州高二期末)某鱼雷快艇的总质量为m',以速度v前进,现沿快艇前进方向发射一颗质量为m的鱼雷后,快艇速度减为原来的,不计水的阻力,则鱼雷的发射速度为(

)A学以致用·随堂检测全达标123451.(对动量守恒定律的理解)(多选)(2024湖南湘潭月考)下列四幅图所反映的物理过程,系统动量守恒的是(

)AC12345解析

子弹和木块的系统在水平方向不受外力,竖直方向所受合力为0,系统动量守恒,A正确;在弹簧恢复原长的过程中,系统在水平方向始终受墙的作用力,系统动量不守恒,B错误;木球与铁球的系统所受合外力为0,系统动量守恒,C正确;木块下滑过程中,斜面始终受挡板的作用力,系统动量不守恒,D错误。123452.(对动量守恒定律的理解)(多选)(2024福建宁德高二月考)在光滑水平面上A、B两小车中间有一弹簧(不连接),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,下列说法正确的是(

)A.两手同时放开后,系统总动量始终为0B.先放开左手,再放开右手,动量守恒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0ACD12345解析

若两手同时放开A、B两车,两手放开后系统所受合外力为0,系统动量守恒,由于系统初动量为0,则两手放开后系统总动量为0,故A正确;先放开左手,再放开右手,此过程中两车与弹簧组成的系统所受合外力不为0,系统动量不守恒,故B错误;先放开左手,系统所受合外力向左,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,系统动量守恒,系统总动量方向不变,故C正确;无论何时放手,两手放开后,系统所受合外力为0,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0,如果不同时放手,系统总动量不为0,则系统的总动量不一定为0,故D正确。123453.(动量守恒定律的应用)如图甲所示,质量为m1的薄长木板静止在光滑的水平面上,t=0时一质量为m2的滑块以水平初速度v0从长木板的左端冲上木板并最终从右端滑下。已知滑块和长木板在运动过程中的v-t图像如图乙所示,则木板与滑块的质量之比m1∶m2为(

)A.1∶2 B.2∶1 C.1∶3 D.3∶1B12345解析

取滑块的初速度方向为正方向,对滑动和木板组成的系统,根据动量守恒定律有m2v0=m2v2+m1v1,由题图乙知v0=40

m/s,v2=20

m/s,v1=10

m/s,代入数据解得m1∶m2=2∶1,故B正确。123454