物理人教版（2019择性必修第一册1.3动量守恒定律 课件（共39张ppt）

(共39张PPT)
第一章：第3节
动量守恒定律
新课引入
01.
高中物理选择性必修第一册
对于冰壶等物体的碰撞也是这样么？怎样证明这一结论？这是一个普遍的规律么？
第一节中我们通过分析一辆小车碰撞一辆静止小车，得出碰撞前后两辆小车的动量之和不变的结论。
新课引入
02.
高中物理选择性必修第一册
F
F·Δt= mv' – mv0=Δp
v0
接下来我们用动量定理分别研究两个相互作用的物体，看看是否会有新收获？
v'
F
m
m
动量定理给出了单个物体受力与动量变化量之间的关系
v'
动量改变
第一部分
高中物理选择性必修第一册
相互作用的两个物体的动量改变
01.
问题1：两个小球相撞后，它们的动量是否变化？动量改变的原因是什么？
两个小球相撞后，它们的各自的动量都发生改变，因为受到对方的冲量。
问题2：碰后各自动量改变了多少？动量的改变量有什么关系？
v1
v2
v1′
v2′
m1
m1
m2
m2
碰 前
碰 后
高中物理选择性必修第一册

A
B
m2
m1
m2
m1
m2
m1
A
B
光滑
F2
F1
取向右为正方向
对A：
对B：
根据牛顿第三定律：
v> v
p′1+ p′2= p1+ p2
02.
相互作用的两个物体的动量之和
两个物体碰撞后的动量之和等于碰撞前的动量之和
高中物理选择性必修第一册
v
A
B
m2
m1
m2
m1
N1
G1
N2
G2
F1
F2
系统
内力
外力
问题3：碰撞前后满足动量之和不变的两个物体的受力情况是怎样？
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。
03.
相互作用的两个物体的受力情况
动量守恒定律
第二部分
高中物理选择性必修第一册
系统：由两个(或多个)相互作用的物体构成的整体叫作一个力学系统，简称系统(system )。
内力：系统中物体间的作用力，叫作内力(internal force)；
外力：系统以外的物体施加给系统内物体的力，叫作外力(external force)；
01.
两个物体间相互作用的力
一般而言，碰撞、爆炸等现象的研究对象是两个(或多个)物体。
理论和实验都表明：
高中物理选择性必修第一册
动量守恒定律
02.
1.内容:如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为0，这个系统的总动量保持不变。这就是动量守恒定律（law of conservwation of momentum）。
2.表达式：
（1）p＝p′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′
(系统作用前的总动量等于作用后的总动量)．
（2）Δp1＝－Δp2或m1Δv1＝－m2Δv2
(系统内一个物体的动量变化与另一物体的动量变化等大反向)
（3）Δp＝0(系统总动量的变化量为零)
高中物理选择性必修第一册
动量守恒定律的适用条件
03.
1.系统不受外力(理想条件);
2.系统受到外力，但外力的合力为零(实际条件);
在光滑水平面上有两个载有磁铁的相对运动的小车，两小车组成的系统动量守恒么？
N2
G2
N1
G1
F1
F2
两小车在运动过程中，相互排斥的磁力属于内力，整个系统的外力即重力和支持力的和为零，所以系统动量守恒。
高中物理选择性必修第一册
3.系统所受外力合力不为零，但系统内力远大于外力（如碰撞、爆炸等），外力相对来说可以忽略不计，因而系统动量近似守恒(近似条件）;
4.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);
m
v1
v2
mv1+(-Mv2)=0
动量守恒定律的适用条件
04.
高中物理选择性必修第一册
实例分析：斜面与滑块
05.
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<(M+m)g 系统动量不守恒。
斜面粗糙但地面仍然光滑，系统水平方向动量还守恒吗？
系统水平方向不受外力作用，水平方向动量守恒
在物块下滑的过程中系统水平方向动量守恒吗？
滑块和斜面间的摩擦为内力，系统水平方向动量守恒
N
Mg
mg
N1
N'1
高中物理选择性必修第一册
实例分析：铁锤与小车
06.
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，在连续地敲打下，这辆车
A. 左右来回运动
B. 向左运动
C. 向右运动
D. 静止不动
高中物理选择性必修第一册
实例分析：铁锤与小车
07.
人、车系统水平方向不受外力作用，水平方向动量守恒 ，系统初动量为零， 任何一时刻系统动量矢量和必定都为零，当锤向左运动，小车就向右运动，大锤向右运动，小车向左运动，铁锤静止，小车也静止， 所以在水平面上左、右往返运动．车不会持续地向右驶去.
高中物理选择性必修第一册
实验验证
01.
高中物理选择性必修第一册
【例题1】在列车编组站里，一辆质量为1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以2 m/s 的速度运动，碰上一辆质量为2.2×104 kg的静止货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后的运动速度。
审题指导
③ 本题中研究的是哪一个过程？该过程的初状态和末状态分别是什么？
①本题中相互作用的系统是什么？
②分析系统受到哪几个外力的作用？是否符合动量守恒的条件？
碰撞前、后
地面摩擦力和空气阻力
远小于内力
动量守恒
v
m1
m2
系统
N1
N2
F2
内力
外力
F1
G1
G2
教材例题
09.
高中物理选择性必修第一册
v
m1
m2
【解析】以碰前货车的运动方向为正方向，设两车结合后的速度为v 。
v1 = 2 m/s ，v2 = 0
两车碰撞前的总动量为
两车碰撞后的总动量为
由动量守恒定律可得：
= 0.9 m/s
【例题1】在列车编组站里，一辆质量为1.8×104 kg 的货车在平直轨道上以2 m/s 的速度运动，碰上一辆质量为2.2×104 kg的静止货车，它们碰撞后结合在一起继续运动，求货车碰撞后的运动速度。
例题解析
10.
高中物理选择性必修第一册
教材例题
11.
【例题2】一枚在空中飞行的火箭质量为m，在某时刻的速度为v，方向水平，燃料即将耗。此时，火箭突然炸裂成两块(如图)，其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去，速度为v1。求炸裂后另一块的速度v2。
【分析】炸裂前，可以认为火箭是由质量m1和（m-m1）的两部分组成，火箭的炸裂过程可以看作炸裂的两部分相互作用的过程。在炸裂过程中，火箭受到重力的作用，所受合外力的矢量和不为0，但是所受的重力远小于爆炸时的作用力，所以可以近似认为系统满足动量守恒定律。
高中物理选择性必修第一册
v
m1
m-m1
火箭炸裂前的总动量为
炸裂后的总动量为
根据动量守恒定律可得：
【解析】以 v 的方向为正
【例题2】一枚在空中飞行的火箭质量为m，在某时刻的速度为v，方向水平，燃料即将耗。此时，火箭突然炸裂成两块(如图)，其中质量为m1的一块沿着与v相反的方向飞去，速度为v1。求炸裂后另一块的速度v2。
例题解析
12.
高中物理选择性必修第一册
例题拓展
13.
【例题2变形】一枚在空中飞行的火箭，质量为m,在某时刻的速度为v,燃料即将耗尽。此时火箭突然炸裂成两块，其中质量为m1的一块沿着与初速度相同的方向飞去，速度为v1。求炸裂后另一块的速度v2。
问题1.此题的条件与原题有哪些变化
问题2.在此爆炸过程中动量还守恒吗 你是如何判断是否守恒的
如果守恒，其动量守恒的表达式如何写
问题3.另一块的飞行方向如何判断
高中物理选择性必修第一册
例题解析
14.
本题跟原题相比有两个不同：一是初速度的方向不一定是水平的；二是炸裂后已知的那块速度与初速度同向，则另一块的速度方向就需要分类讨论。
我们容易分析得出火箭在爆炸过程中内力远大于自身的重力，系统的动量守恒，相互作用前后动量均在同一直线上。选初速度的方向为正方向，
有：mv=m1v1+(m- m1)v2
问题4.火箭在炸裂前后，系统的机械能守恒吗 如果机械能不守恒，机械能是怎样变化的
高中物理选择性必修第一册
分类讨论
15.
①若mv>m1v1,则v2 > 0,即另一块的运动方向也与初速度相同；
②若mv=m1v1,则v2 = 0,即另一块炸后瞬间速度为0;
③若mv问题4.火箭在炸裂前后，系统的机械能守恒吗 如果机械能不守恒，机械能是怎样变化的
动量守恒定
律的普适性
第三部分
高中物理选择性必修第一册
动量守恒定律的性质
01.
1.系统性：动量守恒定律是对一个物体系统而言的，具有系统的整体性，而对物体系统的一部分，动量守恒定律不一定适用。
2.矢量性：选取正方向，与正方向同向的为正，反向的为负，方向未知的，设与正方向同向，结果为正时，方向即于正方向相同，否则，与正方向相反。
3.瞬(同)时性: 动量是一个瞬时量，动量守恒是指系统任意瞬时动量恒定。方程左边是作用前某一时刻各物体的动量的和，方程右边是作用后某时刻系统各物体动量的和。不是同一时刻的动量不能相加。
4.相对性：由于动量的大小与参照系的选择有关，因此在应用动量守恒定律时，应注意各物体的速度必须是相对同一参照物的。
高中物理选择性必修第一册
动量守恒定律的普适性
02.
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。
高中物理选择性必修第一册
应用动量守恒定律的解题步骤
03.
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。
高中物理选择性必修第一册
机械能守恒和动量守恒定律的比较
04.
机械能守恒定律 动量守恒定律
研究对象
守恒条件
守恒性质
适用范围
联系 注意 单个、或相互作用的物体组成的系统
相互作用的物体组成的系统
只有重力或弹力做功,其他力不做功
系统不受外力或所受合外力等于零
标量守恒(不考虑方向性)
矢量守恒(规定正方向)
都可以用实验来验证,因此它们都是实验规律。
仅限于宏观、低速领域
到目前为止物理学研究的一切领域
爆炸、碰撞、反冲相互作用现象中,因F内>>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.
总结提升
第四部分
课堂小结
高中物理选择性必修第一册
定律
条件：①不受外力或受外力矢量和为零。②系统的内力远大于外力，可忽略外力，系统的总动量守恒。③系统在某一方向上满足上述，则在该方向上系统的总动量守恒。
一个系统不受外力或所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变。
Δp1＝－Δp2或m1Δv1＝－m2Δv2
应用
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。
1.系统性
2.矢量性
3.瞬(同)时性
4.相对性
动量守恒
例题1
例题精选
01.
【参考答案】B
高中物理选择性必修第一册
如图所示，甲、乙两人静止在光滑的水平冰面上，甲推了乙一下，结果两人向相反的方向滑去，若甲的质量大于乙的质量，下列说法正确的是（ ）
A．甲对乙的作用力大于乙对甲的作用力
B．甲的动能小于乙的动能
C．甲的动量变化量大于乙的动量变化量
D．甲、乙的动量变化量相同
解析
例题精选
02.
高中物理选择性必修第一册
A.根据牛顿第三定律有甲对乙的作用力等于乙对甲的作用力，故A错误；
CD.甲乙组成的系统，初状态总动量为零，根据动量守恒定律有甲乙的动量变化量大小相等，方向相反。故CD错误；
B.由公式，甲乙动量大小相同，但甲的质量大，所以甲的动能小于乙的动能，故B正确。故选B。
例题2
例题精选
03.
高中物理选择性必修第一册
如图所示，质量为m的人立于平板车上，人与车的总质量为M，人与车以速度v1在光滑水平面上向东运动。当此人相对于车以速度v2竖直跳起时，车的速度变为（　　）
A．，向东 B．，向东
C．，向东 D．v1，向东
【参考答案】D
解析
例题精选
04.
高中物理选择性必修第一册
人和车组成的系统，在水平方向上所受合外力等于零，系统在水平方向上动量守恒。设车的速度的方向为正方向，选地面为参考系，初态车和人的总动量为，末态车的动量为，因为人在水平方向上没有受到冲量，其水平动量保持不变，人在水平方向上对地的动量仍为，则有
解得，故选D。
例题3
例题精选
05.
【参考答案】B
高中物理选择性必修第一册
如图所示，一辆小车静止放置在光滑的水平地面上，小车左端是一个光滑的圆弧，右端竖直挡板内侧涂有一层粘性胶，小车水平段上表面粗糙且与圆弧在c点相切。从a点自由下落的小物块刚好从圆弧顶端上的b点沿切线进入圆弧，最后在d点与右端竖直挡板粘在一起。下列说法正确的是（　　）
A．小物块从b点滑到c点的过程，系统动量守恒
B．小物块从b点滑到c点的过程，系统水平方向动量守恒
C．小物块从c点滑到d点的过程（碰前），系统动量不守恒
D．小物块与右端挡板碰撞瞬间，系统动量不守恒
解析
例题精选
06.
高中物理选择性必修第一册
A．小物块从b点滑到c点的过程，小球和槽之间的相互作用力对槽做功，合外力不为0，系统动量不守恒。A错误；B．小物块从b点滑到c点的过程，小球和槽之间的相互作用力对槽做功，小球与槽组成的系统水平方向动量守恒。B正确；C．小物块从c点滑到d点的过程（碰前），对小物块和小车组成的系统，小物块与小车间的摩擦力为内力，该系统所受的外力为竖直方向上的重力和支持力，它们的合力为零，故该系统的动量守恒。C错误；D．小物块与右端挡板碰撞瞬间，即使碰撞过程中系统所受合外力不等于零，由于内力远大于外力，作用时间又很短，故外力的作用可忽略，认为系统的动量是守恒的。D错误；
例题4
例题精选
07.
高中物理选择性必修第一册
如图，质量相等的小球和小环用不可伸长的轻绳相连，小环套在光滑固定的水平细杆上，初始时刻小球在小环的左下方，绳子拉直，由静止释放，不计空气阻力，则（ ）
A．小球和小环组成的系统，动量守恒
B．小球和小环组成的系统，机械能不守恒
C．小球摆到最低点过程中，小球的机械能减少
D．小球向右摆到最高点的高度比释放高度低
【参考答案】C
解析
例题精选
08.
高中物理选择性必修第一册
A．由于小环套在光滑固定的水平细杆上，小球和小环组成的系统在水平方向上动量守恒，在竖直方向上合外力不为零，有加速度，竖直方向上动量不守恒，故A错误；B．根据题意可知，除了系统内力，小球和小环在运动过程中未受到除了重力之外的力的作用，因此它们组成的系统机械能守恒，故B错误；C．小球摆到最低点过程中，环的机械能增大，系统机械能守恒，所以小球的机械能减少，故C正确；D．水平方向不受外力，则小球和小环组成的系统水平方向动量守恒。小球向右摆到的最高点时，小球和小环的速度相同，设为v，取水平向右为正方向，由系统水平方向动量守恒得0=2mv，解得v=0，根据系统机械能守恒可知，小球向右摆到的最高点和释放点的高度相同，故D错误。故选C。
THANKS